建筑工程畢業(yè)設計結構設計計算書

1、結 構 設 計 計 算 書學院名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 教授、講師 2010年 5 月摘 要本工程名稱為某框架結構辦公樓，結構為全現(xiàn)澆混凝土框架結構，8層。工程所在地區(qū)為泰州，抗震設防等級為7度，需要進行抗震設計。設計過程遵循先建筑后結構再施工的順序進行。建筑設計，依據(jù)建筑總體規(guī)劃要求、建筑用地條件和基地周邊的環(huán)境特點，首先設計建筑平面， 其次進行立面造型、剖面設計?？紤]到建筑等級和防火要求，建筑設計應滿足使用功能和造型藝術的要求，并適應未來發(fā)展與靈活改造的需要?？拐鸾Y構在地震作用下，為了有良好的耗能能力以及在強震下結構不倒塌，其構件應有足夠的延性。要設計

2、延性框架結構，需滿足“強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構件”的要求，并進行相應的內(nèi)力調整，然后由調整后的內(nèi)力值進行配筋計算。本次設計主要包括結構選型及結構布置、確定計算簡圖及計算單元、荷載計算、側移控制、內(nèi)力組合、構件設計、樓梯設計、基礎設計等內(nèi)容 。本工程采用鋼筋混凝土結構框架結構體系（橫向承重），選擇了有代表性的一榀框架進行計算。對于豎向荷載作用采用彎矩二次分配法，水平荷載作用采用D值法。設計計算整個過程中綜合考慮了技術經(jīng)濟指標和施工工業(yè)化的要求。 關鍵詞：建筑設計；結構設計；施工組織設；荷載計算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 錄摘 要2ABSTRACT3第一章 工程概況5第二章 設計資料6第三章 柱網(wǎng)布置與計算見圖73.1柱網(wǎng)布置圖73.2框架結構承重方案的選擇73.3框架結構的計算簡圖7第四章 梁、柱截面尺寸的初步確定94.

10、1梁截面尺寸的初步確定94.2柱的截面尺寸估算9第五章 框架側移剛度的計算105.1橫梁線剛度 的計算 105.2縱梁線剛度 的計算 105.3柱線剛度 的計算 105.4各層橫向側移剛度計算：（D值法）10第六章 荷載計算146.1荷載計算146.2梁、柱計算156.3各質點重力荷載代表值計算156.4橫向水平荷載作用下框架結構的內(nèi)力和側移計算186.5風荷載計算246.6豎向荷載作用下框架結構的內(nèi)力計算30第七章 橫向框架荷載組合和內(nèi)力組合417.1結構的抗震等級417.2框架梁的內(nèi)力組合417.3框架柱內(nèi)力組合45第八章 截面設計558.1框架梁558.2框架柱設計59第九章 樓板設計6

11、59.1屋面和樓面板的荷載計算659.2樓板計算65（一）基本資料：66（二）計算結果：66第十章 基礎設計7310.1設計參數(shù)7310.2基礎計算73第十一章 電算結果7811.1數(shù)據(jù)輸入7811.2數(shù)據(jù)輸出 79致 謝85參考文獻86第一章 工程概況1.1該辦公樓為八層鋼筋混凝土框架結構，總建筑面積為6794.2m2，建筑等級為二類建筑，第八層為設備間。建筑物總高32.3m，地下埋深29m，一層層高4.0m，標準層層高38m，八層層高45m。建筑物平面形式為矩形，南北寬14.24m，東西長59.64m，室內(nèi)外高差050m。1.2本建筑設樓梯二座（東、西兩個出入口），電梯二部。1.3地下室為

12、車庫，中間樓層由辦公室、會議室、報告廳等組成；頂層為設備間和電梯機房，屋面為平屋頂。第二章 設計資料2.1冬季采暖室外空氣計算溫度-5，夏季通風室外空氣計算溫度30，冬季采暖室內(nèi)空氣計算溫度18；2.2冬季主導風向東北，平均風速1.9 m/s，夏季主導風向東南，平均風速2.2 m/s，基本風壓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，水質對混凝土沒有侵蝕作用；2.5最大積雪厚度300mm，基本雪壓S0=0.35 kN/m2；2.6地基承載力特征值為280 kN/m2，類場地；2.7建筑結構設計使用年限50年，安全等級二級。2

13、.8建筑抗震設防類別為丙類，設防烈度7度，設計基本地震加速度值0.10g，設計地震分組為第二組，類場地設計特征周期0.40s2.9結構形式為框架結構，框架抗震等級為二級； 第三章 柱網(wǎng)布置與計算見圖3.1柱網(wǎng)布置圖本辦公樓采用柱距為6.6m的內(nèi)廊式小柱網(wǎng)，邊跨6m，中間跨為2m，底層層高為4.0m，標準層層高3.8m，頂層層高4.5m。主體結構布置圖如下圖1所示：圖1 主體結構柱網(wǎng)布置圖3.2框架結構承重方案的選擇豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布荷載和恒載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再由主梁傳至框架柱，最后傳至地基。根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力途徑，本辦公樓框架的承重方案為橫向框架承重方

14、案，這可使橫向框架梁的截面高度大，增加框架的橫向側移剛度。 3.3框架結構的計算簡圖基礎選用樁基礎，基礎埋深2.9m。取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板底，2-8層柱高度即為層高，分別取3.8m（2-7層）和4.5m（8層），底層柱計算高度從基礎頂面取至一層板底，即=4.0+0.5+2.9-1.25-0.1=6.05m 圖2 縱向框架組成的空間結構 圖3 橫向框架組成的空間結構第四章 梁、柱截面尺寸的初步確定 4.1梁截面尺寸的初步確定梁截面高度一般取跨度的1/12-1/8進行計算。本方案中，邊橫梁高h=(1/12-1/8)l=1/126000-1/86000=500mm-875m

15、m，取h=600mm，截面寬度取h=1/2h=300mm。同理計算其他跨的梁截面，見表1。表1 梁截面尺寸表（mm）混凝土等級橫梁（bh）縱梁（bh）次梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30300600300400300600300500 4.2柱的截面尺寸估算根據(jù)柱的軸壓比限值按下列公式計算：（1）柱組合的軸壓力設計值 N=F gE n注：-考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25，等跨內(nèi)柱取1.2 。 F- 按簡支狀態(tài)計算柱的負載面積。 gE -折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似的取1215 kN/m2。 n-驗算截面以上的樓層層數(shù)。（2）AcN/uN

16、fc 注：uN -框架柱軸壓比限值，對一級，二級，三級抗震等級，分別取0.7，0.8，0.9。本方案為二級抗震等級，故取0.8。 fc-為混凝土軸心抗壓強度設計值，對C30，查得fc=14.3N/mm2, ft=1.43 N/mm2 。（3）計算過程：對于邊柱：N=F gE n=1.33.06.6148=2882.88kNAc=N/uNfc=2882.88103/0.814.3=.00mm2 對于中柱：N=F gE n=1.2519.8148=2772.00kNAc=N/uNfc=2772.00103/0.814.3=.77mm2 綜合以上計算結果，取柱截面為正方形=501.99mm，底層取b

17、h=800mm800mm，二至七層取bh=600mm600mm。表2 柱截面尺寸（單位：mm）樓層混凝土等級柱（bh）1層C308008002-8層C30600600第五章 框架側移剛度的計算5.1橫梁線剛度 的計算：（）表3 橫梁線剛度類別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:對現(xiàn)澆樓面，邊框架取ic=1.5EcI0/l,中框架取ic=2EcI0/l。5.2縱梁線剛度 的計算：（）表4 縱梁線剛度類別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柱線剛度 的計算：（）表5 柱線剛度層次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各層橫向側移剛度計算：（D值法）5.4.1底層 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=5.4.2二層至七層： 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、層： 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=由上計算得，橫向框架梁的層間側移剛度為一層： N/mm二-七層：N/mm八層： N/mmD1/D2=/=1.010.7，側移剛度相近，符合抗震要求。因其大于0.7，故該框架為規(guī)則框架。第六章 荷載計算6.1荷載計算6.1.1樓屋面做法根據(jù)建筑類別（框架辦公樓）查98J122 工程做法P6 表查得屋面防水等級為級，10 年。根據(jù)平屋面和不上人屋面要求選擇以下屋面、樓面做法：（1）樓面做法樓面做法：選98J122 工程做法P78 屋18，查荷載

24、規(guī)范可?。河谰煤奢d標準值：1、20厚花崗石樓面 150.02=0.3 kN/m22、20厚1：4干硬性水泥砂漿結合層 200.02=0.4 kN/m23、120厚鋼筋混凝土板 250.12=3.0 kN/m24、V型輕鋼龍骨吊頂 0.20 kN/m2 合計 3.9 kN/m2樓面做法：選98J122 工程做法P79 屋21，查荷載規(guī)范可?。河谰煤奢d標準值：1、20厚石英地板樓面 150.02=0.3 kN/m22、20厚1：4干硬性水泥砂漿結合層 200.02=0.4 kN/m23、120厚鋼筋混凝土板 250.12=3.0 kN/m24、V型輕鋼龍骨吊頂 0.20 kN/m2 合計 3.9

25、kN/m2（2）屋面做法選98J122 工程做法P13 屋11，查荷載規(guī)范可?。何菝嬗谰煤奢d標準值（不上人） 1SBS防水層 0.15 kN/m2220厚1：3水泥砂漿找平層 14.50.02=0.29 kN/m23150厚水泥蛭石保溫層 50.15=0.75 kN/m24120厚鋼筋混凝土現(xiàn)澆板 250.12=3.0 kN/m25V型輕鋼龍骨吊頂 0.2 kN/m2 合計 4.65 kN/m26.1.2屋面及樓面可變荷載標準值查建筑荷載規(guī)范 GB50009-2001不上人屋面均布活荷載標準值 2.0 kN/m2樓面活荷載標準值 2.0 kN/m2屋面雪荷載標準值 SK=rS0=1.00.35

26、=0.35 kN/m2（式中r 為屋面積雪分布系數(shù)）6.1.3墻、門、窗重力荷載計算外墻 240 厚空心砌塊（5.0 kN/m3）,外墻涂料，內(nèi)墻20mm 抹灰，則外墻重力荷載為：5.00.24+170.02=1.54 kN/m2 內(nèi)墻200 厚空心砌塊（ 5.0 N/m3） , 雙面抹灰各20mm ， 則內(nèi)墻重力荷載為：5.00.2+170.022=1.68 kN/m2木門單位面積重力荷載： 0.2 kN/m2鋁合金窗單位面積重力荷載：0.4 kN/m26.2梁、柱計算6.2.1梁、柱平面布置圖 圖4 梁、柱平面布置圖6.2.2梁、柱重力荷載計算（見下表） 表6 梁、柱重力荷載計算表層次構件

27、h(mm)(kN/g(kN/m)Li(m)N(根）Gi(kN)(kN)1-8邊橫梁300600251.054.7255.225204941893走道梁300400251.053.151.41044縱梁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各質點重力荷載代表值計算6.3.1第一層上半部分（標高+1.000 處起算，雨蓬近似折算）1. AB

28、 跨、CD 跨（無洞口考慮）內(nèi)墻厚200mm，外墻厚240mm，計算長度6000mm（數(shù)量19+4）計算高度6050 1/2-600=2425mm內(nèi)墻面積：6.02.425=14.55m2 ，數(shù)量：19外墻面積：6.02.425=14.55m2 ，數(shù)量：4內(nèi)墻總重：1914.551.68=464.44kN外墻總重：414.551.84=107.09kNAB、CD 跨內(nèi)外墻總重：464.44+107.09=571.53kN2、外縱墻厚240mm，計算長度6600mm 計算高度6050 1/2-600=2425mm；墻體總面積：6.62.42517=272.09m2 窗面積：1.82.032=11

29、5.20 m2 （C1窗）大門面積：2.42.02+1.52.02=15.60m2 外縱墻總重=墻體+窗+門=（272.09-115.20-15.60）1.54+115.200.4+15.600.2=266.79kN3、內(nèi)縱墻總計算長度：6.014=84.00m計算高度：2.425m總面積：84.002.425=203.70m2 內(nèi)門尺寸： 1.0m2.0m計算高度：1.0m數(shù)量：20門洞面積：1.0m1.0m20=20.0 m2內(nèi)縱墻總重=（203.720.0）1.6820.00.2=312.62kN4、樓板和活載（衛(wèi)生間按普通樓板近似計算，樓梯間折算為1.5 倍板厚）樓板面積:6.0m3.

30、2m-20.16m2(柱角)32=604.16m2(普通板)樓梯間面積:6.0m3.2m-20.16m2（柱角）2=37.76m2走廊面積：6.3m1.8m9=102.06m2總荷載=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（參考表6）梁：1893kN柱：4066 1/2=2033kN梁柱總重：1893kN+2033kN=3926kN綜合以上得一層上半部分總重：571.53+266.79+312.62+3777.69+3926.00=8854.63kN6.3.2第二層（標準層）：1、

31、AB、CD 跨（無洞口考慮），內(nèi)墻200mm，外墻240mm；墻體布置近似于一層，比一層少一道內(nèi)橫墻，共18道。上半部計算高度：3800 1/2-600=1300mm下半部計算高度：3800 1/2=1900mm上半部總重=107.09kN1300/2425+6.01.3181.68=327.05kN下半部總重=107.09kN1900/2425+6.01.9181.68=428.64kN2、外縱墻厚240mm，計算長度6000mm ，上、下半部計算高度1300mm和1900mm墻體總面積：上半部：6.0181.3=140.40m2下半部：6.0181.9=205.20m2窗面積：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上半部總重=(140.40-70.62)1.54+70.620.4=135.71kN上半部總重=(205.20-57.78)1.54+57.780.4=250.14kN3、內(nèi)縱墻總長度96.0m，上、下部計算高度1300mm 和1900mm上半部：96.0m1.3=124.8m2下半部：96.0m1.9=182.4m2門洞面積：上半部：20.0m1.3/2.425=10.72m2上半部：20.0m1.9/2.425=15.67m2上半部總重=(124.8-10.72)1.68+10.720.

33、2=116.22kN下半部總重=(182.4-15.67)1.68+15.670.2=283.24kN4、樓板和活載總重=3777.69kN5、梁和柱梁：1893kN上、下柱：1436 1/2=718kN綜合以上得：二層（標準層）上半部分總重=327.05+135.71+116.22+3777.69+1893+718=6967.67kN二層（標準層）下半部分總重=428.64+250.14+283.24+718=1680.02kN6.3.3第八層：該層為設備間，不分隔房間。上半部計算高度4500mm1/2-600mm=1650mm，下半部計算高度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屋蓋和活載=（604.16+37.76+102.06）(4.65+0.51/2+0.351/2)=3775.70kN女兒墻重=（60.4+14.0）20.51.025=1885kN柱（上、下柱）重：17011/2=850.5kN梁重：1893kN綜上得：八層上部重=305.48+3775.70+1885+850.5+1893=8709.68kN八層下部重=419.81+850.5=1

35、270.31kN集中于各樓層標高處的重力荷載代表值G i 的39.86計算結果如下：G8=8709.68kNG7=1270.31+6967.67=8237.98kNG2-6=6967.67+1680.02=8647.69kNG1=1680.02+8854.63=10534.65kN 圖5 各質點重力荷載代表值6.4橫向水平荷載作用下框架結構的內(nèi)力和側移計算6.4.1橫向自振周期的計算橫向自振周期的計算采用結構頂點的假想位移法。結構頂點假想位移按按以下公式計算：VGi=Gk2(u)i= VGi/D ij2uT=(u)k2注：D ij 為第i 層的層間側移剛度；(u)i 為第i 層的層間側移；(u

36、)k 為第k 層的層間側移；s 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。結構頂點的假想側移計算過程見下表7.1:表7 結構頂點的假想側移計算層次（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）可按下式計算：式中：1、T 為結構基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，框架結構取0.6-0.7，這里取0.6。 2、uT 為假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi 作為水平荷載而算得的結構頂點位移（m）。=1.70.6=0.619 s6.4.2橫向地震作