最新毕业五层框架结构计算书.docx

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最新毕业五层框架结构计算书

3.2主要结构基本尺寸确定及截面几何特征9

3.2.1主要结构的确定9

4.1.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算16

4.2梁、柱线刚度计算17

4.2.1梁、柱的线刚度17

4.3水平荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算17

4.3.1各层重力荷载值计算17

4.3.2自震周期的计算18

4.3.3水平地震作用及楼层地震剪力计算18

4.3.4水平地震作用下的框架内力计算19

4.3.5横向风荷载作用下的框架内力和侧移计算21

4.4竖向荷载作用下的框架内力计算24

4.4.1计算单元的选取24

4.4.2恒荷载的内力计算24

4.4.3活荷载的内力计算30

4.5框架内力组合及截面设计35

4.5.1框架梁内力组合35

4.5.2框架柱内力组合38

4.5.3框架梁正截面设计45

4.5.4框架梁斜截面设计47

4.5.5框架柱截面设计51

4.6次梁的设计56

第五章板的设计59

5.1屋面板计算设计59

5.2楼面板计算设计61

第六章楼梯设计62

6.1楼梯基本数据62

6.2踏步板的计算62

6.3梯段斜梁的计算63

6.4平台板的计算63

6.5平台梁的计算64

第七章雨蓬板的设计65

7.1雨蓬板的抗弯承载力计算65

7.2雨蓬梁在弯、剪、扭作用下的承受力设计65

第八章条形基础设计68

8.1基础截面选择68

8.2条形基础计算68

参考文献70

摘要

本毕业设计为五层框架结构，设计包括建筑造型和结构计算。

本工程为八度设防抗震，场地为上海场地土，基本风压为0.8,地面粗糙度属于B类。

为了计

算时做到更趋于精确，在建筑设计时把结构设计为对称结构。

框架结构主要承重构件为梁、柱，通常计算时把梁和柱的节点的连接方式看为刚接。

为计算分析方便起见，可把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。

本设计的计算主要包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载下各个荷载之间的组合，最后选取对结构最不利的荷载组合来配筋，配筋时采用控制截面法来计算。

框架结构设计时，荷载效应组合采用简化的方法处理，即对所有可变荷载乘以荷载组合系数。

求某一指定截面的最不利内力时，根据影响线方法，直接确定此最不利内力的活荷载布置。

结合土层地质情况和地基承载力，基础为条形基础。

本设计选了结构中的一榀框架来计算，主要计算了梁和柱在各种荷载组合下的剪力、轴力、弯矩，再按照最不利截面来计算配筋和混凝土强度。

这本计算书包括了板，梁，楼梯，框架的所有计算内容。

关键词：

混凝土，框架，荷载，配筋，内力组合

ABSTRACT

Thisgraduationprojectisframeoffivelayersstructure,thedesignincludingbuildingmodellingandstructureiscalculated.Thisproject,forantidetonationofsettingupdefencesofeightdegrees,theplaceistheplacesoilinShanghai,thebasicwindpressureis0.8,theroughnessofgroundisBs.Forisitbecomemoreandmoreaccurateevenmoretoaccomplishwhencalculating,Iforsymmetricalstructurepairsofstructuraldesignwhenarchitecturaldesign.Themainbearingcomponentofframestructureisroofbeam,post,seethenodalconnectionwaysofroofbeamandpostasjustconnectingwhileusuallycalculating.Convenientforcomputationalanalysis,regardtheactualframestructureasverticallyandhorizontallythelevelframesoftwodirections.Calculationthatdesignoriginallyloadmainlyandpermanently,liveload,windload,earthquakeisitdowneachloadassociationduringtoload,chooseloadingandmakingupandhavingandmatchingthemuscledisadvantageoustostructuretopfinally,adoptcontrollingthesectionallawtocalculatewhilematchingthemuscle.Atthetimeoftheframestructuraldesign,loadtheeffectandmakeupandadoptthesimplemethodtodealwith,namelyisloadedandmultipliedbyandloadedthecoefficientofmakingtoallvariablyup.Asksomewhileappointingthesectionalmostunfavorableinternalforce,accordingtoinfluencingthelinemethod,confirmdirectlythattheliveloadofthismostunfavorableinternalforceisfixedup.Combinethegeologicalsituationofsoillayerandgroundandbeartheweightofstrength,thefoundationisbarbases.DesignIselectstructureonePinframeisitcalculatetocome,calculateroofbeamandpostcuttingstrength,axlestrength,curvedsquareuntilvariouskindsofisitmakeuptoloadmainlythistime,andthencalculateandmatchthemuscleandintensityofconcreteaccordingtothemostunfavorablesection.

Thiscopycalculatebookincludeboard,beam,stair,alloftheframecalculatethecontent.

Keyword:

Theframe,load,internalforceassociation,matchthemuscle

第一章设计任务及要求

1.1设计原始资料

1.1.1工程概况

拟建上海市某区商业批发楼：

总建筑面积约3083.51㎡。

设计年限为50年。

结构类型：

框架结构5层，底层与顶层层高均为4.5m，第二至第四层层高均为3.6m，。

基础选用条形基础。

该商业批发楼主要用于堆放批发物品，各层楼都有一间接待办公室。

楼内设有两个楼梯与两部电梯，楼梯宽3.3m。

楼梯的布置均已符合消防、抗震的要求。

1.1.2自然条件

1、基本风荷载（由指导老师规定）：

0.8KN/m

2、基本雪荷载（由指导老师规定）：

0.8KN/m

3、地质、水文及气象资料：

（1）土质属一类地区，地面粗糙度属B类。

（2）海拔高度2.8m。

（3）常年东南风。

4、地震设计烈度（由指导老师规定）：

按8度抗震防设，抗震等级为二级。

1.2建筑设计任务及要求

1、任务：

根据施工概况进行建筑物的整体设计，将建筑物的各层平、立，剖，以及详图绘成电子图纸。

2、要求：

准确的描述设计的建筑物的功能，并结合所学过的知识进行设计、计算。

1.3结构设计任务及要求

1、任务：

在完成建筑物的建筑设计之后，进行结构的承载力计算，进行建筑物各承重构件的正截面，斜截面等计算。

2、要求：

根据所学过的专业知识进行构件的计算，并且使建筑物可以满足所需要的功能，使用年限，经济指标，抗震要求等。

第二章建筑设计总说明

2.1平面设计

2.1.1平面布置

1、总平面布置：

根据所需要建设的批发楼所处的位置，将对所要建设的商业批发楼进行施工平面布置，详图见建施总平面布置图。

2、建筑结构方案：

对于建筑物的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构，和桩基础，具体见结构施工图。

3、平面组合：

对于批发楼来说，首先要保证其用途，并且符合经济合理的要求，在平面布置上符合抗震和消防的要求，已经在批发楼适合的位置设置抗震缝。

在消防方面，楼梯的布置和走廊的长度、宽度均已符合设计规范要求。

4、交通组织及防火疏散设计：

在垂直的交通方面，在适合的位置都已设置了楼梯，并加设了消防通道。

考虑到防火疏散的要求，批发楼的走廊适当的放宽。

并且已在大楼进口设置了残疾人坡道。

5、采光通风：

对于该建筑物的性质，所以将窗台安排到适当的高度，以保证有足够的采光，通风畅通。

2.1.2柱网布置

纵向选择6.0m的柱距，横向选择6.6m的柱距，走廊选择3.3m的柱距。

2.2剖面设计

2.2.1房间各部分高度详

1、层高：

底层至四层层高3.6m，顶层层高4.5m。

2、室内外高差：

0.45m。

3、窗面及窗高:

窗面为5.5m，窗高为2.4m。

2.2.2屋面构造说明

图2.1不上人屋面的做法

2.2.3楼面构造说明

图2.2楼面的做法

2.3墙体构造设计

1、外墙面

（1）外墙涂料两度刷面

（2）20厚水泥砂浆找平

（3）240厚双面粉刷多孔砖墙

2、内墙面

（1）内墙涂料三度刷面

（2）20厚水泥砂浆找平

（3）240厚多孔砖墙

第三章结构方案设计说明

3.1结构方案的选择及结构布置

3.1.1结构方案的确定

考虑到钢筋混凝土框架结构建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房屋造型，故本设计采用钢筋混凝土框架结构。

3.1.2基础类型的确定

因为框架跨度大，桩底荷载大，不易采用浅基础。

根据施工场地，地基条件，以及场地周围的环境条件，选择条形基础，因钻孔灌注桩泥水排泄不便，为了减小周围环境的污染，采用静力压预制桩，这样可以较好地保证桩身质量并在较短施工期内完成任务，同时，当地施工技术力量、施工设备及材料供应也为采用静压桩提供了可能性。

3.1.3结构布置

图3.1平面尺寸及柱网尺寸

3.2主要结构基本尺寸确定及截面几何特征

3.2.1主要结构的确定

该批发楼为五层框架结构

3.2.2框架

1、框架梁截面尺寸的确定

横向框架梁，考虑抗震，L=6600，选h=l/10=660，取h=650mm，b=250mm，此时h/b=2.6

纵向框架梁，考虑抗震，L=6000，选h=l/10=600，取h=600mm，b=250mm，此时h/b=2.4

走道梁，L=3300，选h=l/10=330，取h=500mm，b=250mm，此时h/b=2.0

次梁，h=450mm，b=200mm

梁截面尺寸及各层混凝土强度等级表3.1

层次

混凝土强度等级

横梁（b*h）

纵梁（b*h）

AB，CD跨

BC跨

2-5

C30

250*650

250*500

250*600

1

C30

250*650

250*500

250*600

2、框架柱截面尺寸确定

b*h=500mm*500mm，N=10.6*6*6.6*5=2098.8KN，扩大1.1倍，有N=2308.7KN

N≤Aλfc=500*500*0.8*14.3=2860KN>2308.7KN所以，符合要求。

3、楼板材料及截面尺寸

双向板短向跨度l1=3.3mm，当取构造厚度h=100mm时，则h/l=100/3300=1/33，满足板的最小高跨比的要求，故可选h=100mm

4、材料选择

除基础垫层混凝土选用C10外，基础及以上各层混凝土强度等级均选为C30

图3.2框架截面尺寸

第四章结构方案设计计算

4.1荷载计算

4.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值

1、屋面框架梁线荷载标准值

SPS高分子防水层0.25KN/㎡

20厚1:

3水泥砂浆0.02×20＝0.4KN/㎡

30厚细石混凝土找平0.03×24＝0.72KN/㎡

膨胀珍珠岩砂浆（平均厚233mm）2.33KN/㎡

200厚水泥珍珠岩制品保温0.2×4＝0.8KN/㎡

100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25＝2.5KN/㎡

V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/㎡

屋面恒荷载合计7.25KN/㎡

边跨框架梁自重0.25×0.65×25＝4.06KN/m

梁侧粉刷2×（0.65－0.1）×0.02×17＝0.37KN/m

中跨框架梁自重0.25×0.5×25＝3.13KN/m

梁侧粉刷2×（0.5－0.1）×0.02×17＝0.27KN/m

因此，作用在屋面框架梁上线荷载为：

g5AB1＝g5CD1＝4.06+0.37＝4.43KN/m，g5BC1＝3.13+0.27＝3.4KN/m

g5AB2＝g5CD2＝7.25×3.3＝23.93KN/m，g5BC2＝7.25×3.3＝23.93KN/m

2、边跨楼面框架梁线荷载标准值

水磨石地面0.65KN/㎡

100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25＝2.5KN/㎡

混合砂浆板底抹灰0.35KN/㎡

边跨楼面恒荷载合计3.50KN/㎡

边跨框架梁自重及梁侧粉刷4.06+0.37＝4.43KN/m

边跨填充墙自重0.24×（3.6－0.65）×19＝13.45KN/m

墙面粉刷2×0.02×（3.6－0.65）×17＝2.01KN/m

因此，作用在中间层边跨楼面框架梁上线荷载为：

gAB1＝gCD1＝4.43+13.45+2.01＝19.89KN/m

gAB2＝gCD2＝3.5×3.3＝11.55KN/m

3、中跨楼面框架梁线荷载标准值

水磨石地面0.65KN/㎡

100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25＝2.5KN/㎡

混合砂浆板底抹灰0.35KN/㎡

中跨楼面恒荷载合计3.50KN/㎡

中跨框架梁自重及梁侧粉刷：

3.13+0.27＝3.41KN/m

因此，作用在中间层边跨楼面框架梁上线荷载为：

gBC1=3.4KN/mgBC2=3.50×3.3=11.55KN/m

4、屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重0.25×0.65×6.0×25＝24.38KN

梁侧粉刷2×0.02×（0.65－0.1）×6.0×17＝2.24KN

0.9m高女儿墙自重0.9×6.0×0.24×19＝24.62KN

墙侧粉刷2×0.02×0.65×6.0×17＝2.62KN

连系梁传来屋面自重1/2×6.0×6.0/2×7.25＝65.25KN

顶层边节点集中荷载G5A＝G5D＝119.14KN

中柱连系梁自重0.25×0.5×6.0×25＝18.75KN

梁侧粉刷2×0.02×（0.5－0.1）×6.0×17＝1.63KN

连系梁传来中跨屋面自重1/2×（6.0+6.0－3.3）

×1.65×7.25＝52.04KN

连系梁传来边跨屋面自重65.25KN

顶层中间节点集中荷载G5B＝G5C＝137.67KN

5、楼面节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重24.38KN

梁侧粉刷2.24KN

塑钢窗自重5.5×2.4×0.45＝5.94KN

窗下墙体自重0.24×1.2×5.5×19＝30.10KN

粉刷2×0.02×1.2×5.5×17＝4.50KN

窗边墙体自重0.5×（3.6－0.65－1.2）×0.24×19＝4.0KN

粉刷0.5×（3.6－0.65－1.2）×0.02×2×17＝0.60KN

框架柱自重0.5×0.5×3.6×25＝22.50KN

粉刷（0.5+2×0.1）×0.02×3.4×17＝0.81KN

连系梁传来楼面自重1/2×6.0×6.0/2×3.5＝31.50KN

中间层边节点集中荷载GA＝GD＝126.56KN

中柱连系梁自重18.75KN

粉刷1.63KN

框架柱自重22.50KN

粉刷0.81KN

连系梁传来中跨楼面自重1/2×（6.0+6.0－3.3）

×1.65×3.50＝25.12KN

连系梁传来边跨楼面自重31.50KN

中间层中间节点集中荷载GB＝GC＝100.31KN

6、边跨次梁节点集中荷载标准值

屋面：

25.85×6.0＝155.10KN

楼面：

13.55×6.0＝81.30KN

所以，恒荷载作用下的结构计算简图如图4.1（a）所示。

将三角形分布荷载化为等效均布荷载

q´5AB＝4.43+17/32×23.93＝17.14KN/m

q´5BC＝3.4+5/8×23.93＝18.36KN/m

同理，算出q´AB、q´BC，计算结果标于图4.1（b）

将集中荷载转化为均布荷载

屋面：

F=155.1+17.14×6.6=268.23KN

Qe=3F/2L=3×268.23/2×6.6=60.96KN/m

楼面：

F=81.3+26.03×6.6=253.1KN

Qe=3F/2L=3×253.1/2×6.6=57.52KN/m

（a）三角形分布下的计算简图

（b）等效荷载作用下的计算简图

图4.1恒载作用下的结构计算简图

4.1.2屋面及楼面的可变荷载标准值

1、屋面

屋面雪荷载（按50年考虑）：

0.80KN/㎡（由指导老师规定）

屋面均布活荷载（按不上人考虑）：

0.5KN/㎡

因为，屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合，所以按最不利情况进行荷载组合，屋面活荷载标准值为0.80KN/㎡.

2、楼面

按“商店”标准值取3.5KN/㎡

各荷载计算值计算过程如下：

q5AB＝q5CD＝0.8×3.3＝2.64KN/m,q5BC=0.8×3.3＝2.64KN/m

Q5A＝Q5D=1/2×6.0×6.0/2×0.8＝7.2KN

Q5B＝Q5C=1/2×（6.0+6.0-3.3）×1.65×0.8+1/2×6.0×6.0/2×0.8＝12.94KN

qAB＝qCD＝3.5×3.3＝11.55KN/m，qBC=3.5×3.3＝11.55KN/m

QA＝QD=1/2×6.0×6.0/2×3.5＝31.50KN

QB＝QC=1/2×（6.0+6.0-3.3）×1.65×3.5+31.5＝56.62KN

次梁传至集中荷载：

Q=11.55×6.0=69.31KNQ5=2.64×6.0=15.84KN

将图4.2（a）的三角形分布荷载等效成均布荷载，标于图4.2（b）

中跨：

q′5AB＝5/8×2.64=1.65KN/mq′BC＝5/8×11.55=7.22KN/m

边跨q′5AB＝17/32×2.64=1.4KN/mq′BC＝17/32×11.55=6.14KN/m

将集中荷载转化为均布荷载

屋面：

F=15.84+1.4×6.6=25.08KNQe=3F/2L=3×25.08/2×6.6=5.7KN/m

楼面：

F=69.3+6.14×6.6=109.8KNQe=3F/2L=3×109.8/2×6.6=24.96KN/m

活荷载作用下的结构计算简图如图4.2所示

（a）三角形分布下的计算简图

（b）等效荷载作用下的计算简图

图4.2活载作用下的结构计算简图

4.1.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算

顶层为：

屋面恒载（包括楼板、纵、恒梁自重）、50％屋面活荷载、屋面下半层柱自重及半层墙自重。

其他楼面层：

楼面恒载（包括楼板、纵、恒梁自重）、50％楼面活荷载、楼面下半层柱自重及半层墙自重。

G=G屋面板+G柱+G纵梁+G横梁+G次梁+G墙+G女儿墙+G门+G窗

G5=6.0+16.74+7.25+0.5×0.5×4.5/2×25×4+0.25×（0.6-0.1）×6×25×4+0.25×（0.65-0.1）×（6.6+6.6）×25+0.25（0.5-0.1）×3.3×25+0.2×（0.45-0.1）×6.0×25×2+5.24×（4.5/2×6×2-5.5×2.4/2×2+0.9×6×2）+0.45×5.5×2.4

=1222.4KN

G4=G3=G2=6.0×16.74×3.5+0.5×0.5×3.6×25×4+75+45.4+8.25+21+5.24×（3.6×6×2-5.5×2.4×2）+0.45×5.5×2.4×2

=691.1KN

G1=6.0×16.74×3.5+0.5×0.5×（1.8+2.3）×25×4+75+45.4+8.25+21+5.24[（4.05/2+1.8）×6×2]

=844.2KN

φQ5=0.5×6.0×16.74×0.8=40.2KN

φQ4=φQ3=φQ2=φQ1=0.5×16×16.74×3.5=468.7KN

4.2梁、柱线刚度计算

4.2.1梁、柱的线刚度

梁、柱线刚度计算表4.1

横梁

截面惯性矩I（

）

线刚度i=EI/L（KN·m）

相对线刚度i

1～5层梁

250×650³/12

=5.72×109

2×5.72×109/6600E=17.33×105E

1.000

走道梁

250×500³/12

=2.60×109

2×2.6×109/3300E=15.76×105E

0.909

2～4层柱

500×500³/12

=5.21×109

5.21×109/3600E=14.47×105E

0.835

顶层柱

5.21×109/4500E=11.58×105E

0.668

底层柱

5.21×109/4600E=11.33×105E

0.654

4.3水平荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算

4.3.1各层重力荷载值计算

重力荷载代表值的计算表4