城北实验中学教学楼毕业设计结构计算书手算.docx

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城北实验中学教学楼毕业设计结构计算书手算

毕业设计（论文）计算书

（结构部分设计）

题目：

南昌市城北实验中学教学楼

专业：

土木工程

班级：

2006级（4）班

学号：

6002106271

姓名：

褚帆

指导教师：

伍卫秀老师

一、工程概况：

1、工程名称:

南昌市城北实验中学教学楼

2、建筑地点:

南昌市某沿街地段

3、建筑规模:

1）建筑总面积:

4985.28m2

2）建筑层数:

四层，局部采用五层，

3）结构类型:

钢筋混凝土框架结构

4）层高:

3.9m

4、建筑功能：

（1）普通教室18间67.5m2/间

（2）语音教室2间129.6m2/间

（3）微机教室2间129.6m2/间

（4）阅览室2间99.9m2/间

（5）活动室1间99.9m2/间

（6）会议室1间99.9m2/间

（7）办公室12间

行政办公室6间40.5m2/间

教师办公室6间40.5m2/间

（8）收发室1间27m2/间

（9）贮藏室3间27m2/间

（10）走廊走廊为2.4m宽

（11）楼梯共四个楼梯

（12）厕所每层设男女厕所各两个

5、建筑技术条件

（一）气象条件:

1）常年主导风向:

西北风

2）夏季主导风向:

西南风

3）平均风速:

夏季3.1m/s,

冬季4m/s

4）基本风压:

Wo=0.40KN/m2

5）基本雪压:

So=0.35KN/m2

最大积雪深度:

11cm

6）最高气温:

40.6℃

最低气温:

--9.3℃

7）最冷月平均温度:

4.5℃（1—2月）

8）最热月平均温度:

29.7℃（7—9月）

9）最大降雨量:

50.4mm/h

月最大降雨量：

184.3mm（4—6月）

（二）工程地质条件

1）天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层,地基承载力为300KN/m2。

2）地下水位:

天然地面以下4m处

3）地震设防烈度:

6度

（三）施工条件

1）施工单位：

南昌市某建筑公司

2）施工人员：

各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K<1.6

3）材料供应：

各种材料均可保证供应

4）预制构件和模板、钢筋骨架、门窗等半成品：

可由公司构件厂供应（运距10公里）

5）机械设备：

除大吊装机械外，施工单位均能解决。

6）施工用水、电：

由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。

7）施工道路：

Ⅱ级公路

6、结构设计依据：

1）任务书提供的气象条件和工程地质条件

2）任务书提供的施工条件

3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图

4）混凝土结构设计规范GB50010-2002

5）建筑结构荷载规范GB50009-2001

6）建筑地基基础设计规范GB50007-2002

7）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计

8）多层与高层建筑结构设计

9）简明建筑结构静力设计手册

由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：

7.结构类型分析及结构选型：

.1）结构型式包括：

混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构

混合结构：

优点：

施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。

缺点：

整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。

框架结构：

优点：

整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。

缺点：

用钢量大，造价高。

其中框架结构又包括：

装配式框架、装配整体式及现浇式

装配式框架结构：

优点：

工期短，施工快。

缺点：

对结点要求高（需焊接，用钢量大）

装配整体式：

优点：

结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。

缺点：

工序多，工期长。

现浇式：

优点：

整体性好，抗震性好。

缺点：

模板多，工期长。

筒体结构：

优点：

抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。

缺点：

工程量大，用钢量多。

剪立樯结构：

优点：

整体性好，承载力及侧向刚度大。

缺点：

剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。

经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。

2）框架承重方式选择：

承重方式有：

横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重

横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风

纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。

纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。

经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。

8.初定梁柱截面尺寸:

主梁

边跨取h=750mm,b=350mm

中跨取h=400mm,b=350mm

柱:

（底层柱高）h=（1～1.5）b

取h=500mm,b=350mm；

连系梁:

取h=400mm,b=350mm

9.其它结构选型

1.屋面结构

采用现浇屋盖,屋面找坡为材料找坡

2.楼面结构

楼板、楼梯均采用现浇.

3.基础梁

选用现浇式钢筋混凝土基础梁，尺寸估算：

b=350mmh=700mm.

4.基础

从地质条件可以看出,基础的持力层不太深，地基承载力为250kN/m2（>200kN/m2）故采用钢筋混凝土柱下独立基础.

5.在11～12轴之间设置温度伸缩缝；

由于建筑物总长为53.6m,故需设置伸缩缝,缝宽为300mm

10、结构布置

1）因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置

其一般原则:

上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置

2）基础平面布置图

基础平面布置图上主要构件有:

钢筋混凝土基础、基础梁

3）楼面结构布置图

主要构件有:

框架、楼面梁

4）屋面结构布置图

主要构件有:

框架、屋面梁、屋面板

11、屋面、楼面均采用现浇板

三张平面布置图见附图

1、基础平面布置图

2、楼面结构布置图

3、屋面结构布置图

二、楼梯的计算

现浇楼梯计算

此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。

该楼梯：

采用C25混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋

梯间宽3360mm，梯段宽1650mm，井宽60mm，踏步总数为26，一跑13

步，二跑13步踏步高度150mm，踏步宽度280mm，休息平台2300mm

1．梯段板的计算

确定板厚.梯段板的厚度~134.4mm~112mm取h=120mm

荷载计算（取1m的宽板作为计算单元）

楼梯斜板的倾斜角

斜板重

踏步重

水磨石面层（0.28+0.15）0.65/0.3=0.998kN/m

板底抹灰/0.881=0.386kN/m

合计=6.669kN/m

恒荷载设计值g=1.2=1.26.669=8.003kN/m

活荷载标准值

活荷载设计值q=1.4=1.42.5=3.5

总荷载p=g+q=8.003+3.5=11.503

截面设计

踏步板的计算跨度:

ln=3360mm

跨中最大设计弯矩为:

M=kN.m

截面有效高度：

板的有效高度ho=120-20=110mm

=

=

=

=mm2

选用10@110As=714mm2　

分布筋每级踏步采用1根8.

2．平台板计算（设平台板厚h=80mm,取1m宽板带计算）

荷载计算

恒载：

水磨石面层0.65kN/m

80mm厚混凝土板0.08×25=2kN/m

板底抹灰0.02×17=0.34kN/m

合计：

gk=2.99kN/m

恒荷载设计值g=1.2=1.22.99=3.588kN/m

活荷载标准值=2.5

活荷载设计值q=1.4=1.42.5=3.5

总荷载p=g+q=3.588+3.5=7.088

截面设计

平台板的计算跨度：

lo=2300-200/2+240-400=2040mm

弯矩设计值：

M=

板的有效高度：

ho=80－20=60mm

=

=

=

=mm2

选用6@110As实=257mm2

（3）平台梁设计

设梁截面尺寸：

h=350mmb=200mm

荷载计算

恒载：

由平台板传来的荷载2.99×2.3/2=3.439kN/m

梁侧粉刷0.02×（0.35-0.08）×2×17=0.1836kN/m

梯段板传来的荷载6.669×3.36/2=11.204kN/m

平台梁自重0.2×（0.35-0.08）×25=1.35kN/m

合计：

16.18kN/m

恒载p：

1.216.18=19.416kN/m

活载q：

kN/m

活载q设计值：

kN/m

荷载总值p：

p=g+q=19.416+9.905=29.321kN/m

截面设计

平台梁两端与竖立在框架上的短柱整结，平台梁的计算跨度lo=1.05（3.6-0.24）=3.528mm

梁跨中最大弯矩：

=

=45.62kN.m

梁端最大剪力：

==49.26kN

截面按倒L型计算

翼缘计算宽度：

b+5h’f=300+5×80=600mm

梁有效高度

鉴别T形截面类型：

根据

=

=157.08kN.m＞M=54.13kN.m

故属于第一类T形截面

根据=

=

=

=mm2

选用316As实=603mm2　

斜截面抗剪能力计算

验算截面尺寸hW=ho-80=235mm＜4

0.25fcbho=0.2511.9200315=187.43kN>V截面满足要求

又0.7ftbho=0.71.27250315=56.01kN>V故只需按构造配箍筋

选用6@200

（五）绘制施工图：

三、框架荷载、内力计算

一、确定计算简图

1、计算单元KJ-9

2、计算简图

假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定—1.2m，则底层柱高为3.9-0.1+0.45+1.5-0.9=4.85m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。

3、主要杆件尺寸估算

混凝土梁：

C30则Ec=3.00104N/mm2

柱：

C30则Ec=3.00104N/mm2

横向框架梁（边跨）h=b=

h=取h=750mm

b=取b=350mm

（中跨）取b=350mmh=400mm

纵向连梁：

h=取h=400mmb=350mm

框架柱：

b=（底层柱高）=

h=（1～1.5）b

取：

b=350mmh=500mm

4、惯性矩线刚度计算

其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，边跨取=1.5，中跨取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）：

边跨梁IDE=

IFH=

中