某中學(xué)教學(xué)樓（框架四層）畢業(yè)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)計(jì)算書（全套）

1、某中學(xué)教學(xué)樓（框架四層）畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算書4.1 設(shè)計(jì)原始資料（1）.冬季主導(dǎo)風(fēng)向東北平均風(fēng)速2.6 m/s，夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南平均風(fēng)速2.6 m/s，最大風(fēng)速23.7 m/s。(2).常年地下水位低于-1.3m，水質(zhì)對(duì)混凝土沒有侵蝕作用。(3).最大積雪厚度0.32m，基本雪壓so=0.4kn/m2,基本風(fēng)壓wo=0.4 kn/m2,土壤最大凍結(jié)深度0.09m。(4).抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)地震分組第三組.(5).地質(zhì)條件序號(hào)巖石名稱厚度fak(mpa)1耕土1.1-2黏土2.82503黏土9.41104.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的需求，進(jìn)行了建筑平面、立面、及剖

2、面設(shè)計(jì)其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設(shè)計(jì)圖，主體結(jié)構(gòu)4層，層高均為3.9m。填充墻面采用240 mm厚的灰砂磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺寸見門窗表。樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取130mm，梁載面高度按梁跨度的1/121/8估算，由此估算的梁載面尺寸見表1，表中還給出柱板的砱強(qiáng)度等級(jí)。c30（fc=14.3n/mm2，ft=1.43n/mm2）表1 梁截面尺寸層次砼強(qiáng)度橫梁（bh）縱梁(bh)ab跨bc跨cd跨1-4c30300600250500300600250500柱載面尺寸可根據(jù)式n=fgen acn/unfc估算表2查得該框架結(jié)構(gòu)在30m以下，撫震得級(jí)為三

3、級(jí)，其軸壓比值un=0.9表2 抗震等級(jí)分類結(jié)構(gòu)類型烈 度6789框架結(jié)構(gòu)高度/m30303030303025框架四三三二二一一劇場(chǎng)、體育等三二一一表3 軸壓比限值結(jié)構(gòu)類型 抗 震 等 級(jí)一二三框架結(jié)構(gòu)0.70.80.9柱截面尺寸：柱截面高度可取h=（1/15-1/20）h，h為層高；柱截面高度可取b=（1-2/3）h，并按下述方法進(jìn)行初步估算。a） 框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算?？紤]到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以1.2-1.4的放大系數(shù)。b） 對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu),為保證柱有足夠的延性,需要限制柱的軸壓比,柱截面面積應(yīng)滿足下列要求。 c) 框

4、架柱截面高度不宜小于400mm,寬度不宜小于350mm。為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比不宜大于4。根據(jù)上述規(guī)定并綜合考慮其他因素，設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值統(tǒng)一取500500mm?；A(chǔ)采用柱下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)+距離室外地平0.5，室內(nèi)外高差為0.45,框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板底，2-4層柱高度即為層高3.9m，底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板底，即h1=3.9+0.45+0.5=4.85m?？蚣苡?jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。圖1 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3 荷載計(jì)算4.3.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算屋面：剛性防水屋面(有保溫層) ：蘇j01-2005 12/7 40厚c20細(xì)石

5、砼內(nèi)配直徑4間距150雙向鋼筋 0.8 kn/m2 20厚1:3水泥砂漿找平 0.02x20=0.4kn/m2 70厚水泥防水珍珠巖塊或?yàn)r青珍珠巖保溫層 0.07x10=0.7 kn/m2 20厚1:3水泥砂漿找平層 0.02x20=0.4 kn/m2100 厚結(jié)構(gòu)層 0.1x25=2.5 kn/m212厚板底抹灰 0.012x20=2.5 kn/m2合 計(jì) 4.82kn/m2樓面：水磨石地面(10mm面層,20mm水泥砂漿打底，素水泥打底)0.65kn/m2130厚鋼筋砼板 250.13=3.25 kn/m212厚水泥沙漿0.01220=2.5 kn/m2 合 計(jì) 4.14 kn/m2梁自重

6、：邊跨梁 bxh=300600mm梁自重 250.3(0.6-0.13)=3.75kn/m抹灰層：12厚水泥砂漿0.012(0.6-0.13)2+0.0120.3200.312kn/m 合計(jì) 4.062kn/m2中間跨梁 bxh=250500mm梁自重 250.25(0.5-0.13)=3.00kn/m抹灰層：12厚水泥砂漿0.012(0.5-0.13)2+0.0120.25200.26kn/m 合計(jì) 3.26kn/m2柱自重：bxh=500500mm柱自重 250.500.50=6.25kn/m抹灰層：12厚水泥砂漿 0.0120.504200.48kn/m 合計(jì) 6.73kn/m外縱墻自重

7、：標(biāo)準(zhǔn)層：縱墻（240灰砂磚） 18(3.9-0.5-1.8)0.24=6.48kn/m鋁合金門窗 0.351.8 =0.63kn/m水泥粉刷外墻面 0.36(3.60-1.80)=0.756kn/m水泥粉刷內(nèi)墻面 0.36(3.60-1.80)=0.756kn/m合計(jì) 8.622kn/m2底層：縱墻（240灰砂磚） 18(4.85-1.80-0.50-0.40)0.24=9.288kn/m鋁合金門窗 0.351.8=0.63kn/m釉面磚外墻面 0.5(4.35-1.80-0.50)=1.025kn/m水泥粉刷內(nèi)墻面 0.756kn/m合計(jì) 11.70kn/m內(nèi)縱墻自重：標(biāo)準(zhǔn)層：縱墻（240

8、灰砂磚） 18(3.90-0.50)0.24=14.688kn/m水泥粉刷墻面0.36(3.90-0.5)2.00=2.448kn/m合計(jì) 17.136kn/m2底層：縱墻（240灰砂磚） 18(4.85-0.50-0.40)0.24=17.06kn/m水泥粉刷墻面 0.363.902=2.808kn/m合計(jì) 19.87kn/m4.3.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算第一：面和樓屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)荷載規(guī)范查得：上人屋面 2.0樓面：教室 2.0走道 2.5第二：雪荷載 0.4屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者中取大值。4.3.3 豎向荷載下框架受荷總圖本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓縱向柱距為4.50m,橫梁跨度為6.

9、90m，單區(qū)格板為4.50m6.90m。l1/l2=1.5t1=0.502s，則取為0fi=（1-n）各層橫向地震作用及樓層地震剪力計(jì)算見表8表8 各層橫向地震作用及樓層地震剪力層次hihigigihifivi43.916.554139685000.345202.07202.0733.912.65488461782.60.311182.15384.2223.98.754884427350.215125.93510.1514.854.855233253800.12874.97585.12各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布如圖5，6圖6 水平地震作用分布 圖7 層間剪力分布4.4.4

10、 水平地震作用下的位移驗(yàn)算水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移i分別按式和()k計(jì)算計(jì)算過程見表9，表中還計(jì)算了各層的層間彈性位移角=i/hi表9 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次vidiiihie=4202.073058820.666.3239001/59093384.223058821.265.6639001/30952510.153058821.674.4039001/23351585.122143682.732.7348501/1777由表9可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為1/59091/550滿足式eeh的要求，其中/h=1/550由表查得。4.4.5 水平地震作用

11、下框架內(nèi)力計(jì)算水平地震作用下的內(nèi)力采用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法?？蚣苤思舻都暗染胤謩e按式vij= 計(jì)算，其中dij取自表dij取自表5，層間剪刀取自表7，各柱反彎點(diǎn)高度比y按式y(tǒng)=yn+y1+y2+y3確度，各修正值見表10，各層柱剪力計(jì)算見表9。表10 柱剪力計(jì)算層次 a軸柱b軸柱c軸柱d軸柱第四層同a軸同b軸第三層同a軸同b軸層次 a軸柱b軸柱c軸柱d軸柱第二層同a軸同b軸第一層 同a軸同b軸表11 各柱的反彎點(diǎn)高度層次a軸柱b軸柱c軸柱d軸柱第五層同a軸同b軸第四層同a軸同b軸第三層同a軸同b軸第二層同a軸同b軸層次a軸柱b軸柱c軸柱d軸柱第一層同a軸同b軸梁端彎矩剪力及柱軸力發(fā)別按下式計(jì)算：v

12、b=(mb1+ mb2)/l，ni=表12 橫向水平地震作用下a軸框架柱層號(hào)48090364200711483153804532992699220410464426736931261058752287431 表13 橫向水平地震作用下b軸框架柱層號(hào)4132604528442327325360504945494523067050598159811342605574779139結(jié)果如圖8，圖9，圖10圖8 地震作用下的框架彎矩圖圖9 地震作用下的框架剪力圖 圖10 地震作用下的框架軸力圖4.5 豎向荷載作用框架內(nèi)力計(jì)算豎向荷載作用下的內(nèi)力一般可采用近似法，有分層法，彎矩二次分配法和迭代法。當(dāng)框架為

13、少層少跨時(shí)，采用彎矩二次分配法較為理想。這里豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。 豎向荷載作用下,框架的內(nèi)力分析除活荷載較大的工業(yè)與民用建筑.可以不考慮活荷載的不利布置,這樣求得的框架內(nèi)力,梁跨中彎距較考慮活載不利布置法求得的彎局偏低,但當(dāng)活載占總荷載的比例較小時(shí),其影響很小.若活荷載占總荷載的比例較大時(shí),可在截面配筋時(shí),將跨中彎距乘以1.11.2的較大系數(shù)?？蚣軝M梁均布恒荷載、活荷載可從前面荷載計(jì)算中查得。具體數(shù)值見圖10。其中框架柱的相對(duì)線剛度除底層柱之外其于各層乘以0.9。圖11 橫向框架荷載作用圖由于柱縱向集中荷載的作用，對(duì)柱產(chǎn)生偏心。在恒荷載和活荷載的作用下的偏心矩如圖12，13所示

14、。圖12 豎向恒載引起的偏心彎矩圖13 豎向活載引起的偏心彎矩4.5.1 梁柱端的彎矩計(jì)算 梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計(jì)算。計(jì)算步驟為：（1） 將原框架分為5個(gè)敞口單元，除底層柱外的其于各層柱的相對(duì)線剛度乘以0.9。（2） 用彎矩分配法計(jì)算每一個(gè)敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為0.5，其余各層柱的傳遞系數(shù)為1/3。將分層法所得到的彎矩圖疊加，并將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再分配。 梁端固定彎矩計(jì)算：恒載：屋面： 樓面： 活載：屋面： 屋面： 分層法計(jì)算見圖14、15、16。圖14 頂層彎矩分配及彎矩圖圖15 三-二層彎矩分配及彎矩圖圖16 底層彎矩分配及彎矩圖豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖如圖1

15、7。圖17 豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖豎向均布活荷載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算方法同上，結(jié)果見圖18、19、20、21。圖18頂層彎矩分配及彎矩圖圖19三-二層彎矩分配及彎矩圖 圖20底層彎矩分配及彎矩圖 圖21活荷載作用下的彎矩圖對(duì)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再次分配，以恒荷載作用下五層左上節(jié)點(diǎn)為例：圖22 彎矩二次分配圖 其余各節(jié)點(diǎn)彎矩分配見圖中數(shù)據(jù)?；詈奢d作用下中間節(jié)點(diǎn)彎矩相差不大，不在分配。 本設(shè)計(jì)中梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.8。調(diào)幅結(jié)果表14。表14 梁端彎矩的調(diào)幅 ab跨bc跨cd跨調(diào)幅前調(diào)幅后調(diào)幅前調(diào)幅后恒載梁左梁右梁左梁右梁左梁右梁左梁右四層4011724232095794289128912

16、31338224同ab跨三層7502105386002843027582758220637936二層756210605605084842710271021683752一層674110343539382742976297623813905活載四層138123361105186910841084867867三層19702415157619328258256666二層19092415152119328258256666一層17212408137719268488486786784.5.2 梁端剪力和軸力計(jì)算 梁端剪力 柱軸力 具體計(jì)算結(jié)果見表15,16,17,18,19,20。 表15 恒載作用下a

17、b梁端剪力計(jì)算 層號(hào)4230463725866365957921331496639921547937410468231496639921566935510487131496639921611931010432表16 恒載作用下bc梁端剪力計(jì)算層號(hào)41338211405014051405323092124240242424242230921242402424242412309212424024242424表17 活載作用下ab梁端剪力計(jì)算層號(hào)478863248221522672697378863248210923732591278863248211923732591178863248213223

18、732614表18 活載作用下bc梁端剪力計(jì)算層號(hào)442214410441441352521551055155125252155105515511525215510551551表19 恒載作用下的剪力和軸力層次總剪力柱軸力ab跨bc跨a柱b柱4659579211405182392086320588232123937410468242442295449244331746006293551048724246633262861790768170519311053224249032493588114820117449 表20 活載作用下的剪力和軸力層次總剪力柱軸力ab跨bc跨a柱b柱427672697

19、441528766183237325915511038013330223732591551154732004212350261455120566267774.6 風(fēng)荷載計(jì)算 本設(shè)計(jì)地區(qū)基本風(fēng)壓為，所設(shè)計(jì)的建筑地處農(nóng)村，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按b類地區(qū)考慮風(fēng)壓體型系數(shù)迎風(fēng)面為0.8，背風(fēng)面為0.5。由于房屋的高度不大，風(fēng)振系數(shù)都取為1.0。b為6.3m。風(fēng)荷載作用下各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及柱剪力如圖23所示圖23風(fēng)荷載作用位置各層作用風(fēng)荷載值安下式計(jì)算：計(jì)算結(jié)果見表21。表21 各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值離地高度（m）16051.161.01.30.43.918108312151.061.01.30.43.93.

20、91354 續(xù)表21離地高度8251.01.01.30.43.93.912774.351.01.01.30.44.353.913514.7內(nèi)力組合荷載組合時(shí)考慮四種荷載組合形式：（1）恒荷載+活荷載、（2）恒荷載+活荷載、（3）恒荷載。具體組合見表：表22 橫梁內(nèi)力組合表層次位置內(nèi)力荷載類型內(nèi)力組合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2（+0.5）1.34am-32.09-11.05-51.47-51.92-17.0569.23v65.9522.67110.88111.786.4699.02m-57.94-18.69-106.76-107.88-76.32-103.18v-79.12-2

21、6.97-132.81-133.90-104.95-117.51m-23.13-8.67-39.90-39.90-14.85-51.07v14.054.4123.0323.38-2.90241.92跨中66.8523.26112.78113.5187.85100.51-15.75-6.35-27.79-27.61-22.7122.713am-60.02-15.76-91.49-94.12-36.34-122.12v93.7423.73145.71150.28114.47138.99m-84.30-19.32-132.25-136.81-81.28-149.92v-104.68-25.91-16

22、1.89-167.23-105.38-129.9m-22.06-6.60-35.71-36.3815.89-76.75 續(xù)表22層次位置內(nèi)力荷載類型內(nèi)力組合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2（+0.5）1.3v24.245.5136.8038.23-32.5686.55跨中84.1221.02130.37134.58109.27117.83-9.33-2.89-15.24-15.49-11.00-11.002am-60.50-15.27-89.91-97.80-22.56-133.51v93.5523.73145.48150.02109.51143.49m-84.84-19.32-1

23、32.53-137.13-67.90-171.04v104.8725.91162.12167.48124.39158.38m-21.68-6.60-60.63-61.8038.76-142.18v-24.24-5.51-36.802-38.23-53.77-118.55跨中84.6521.26131.34135.54112.39116.29-8.95-3.70-15.92-15.78-12.96-12.961am-53.93-13.77-85.58-88.15-6.31142.23v93.123.75144.62149.19103.71147.93m-82.74-19.26-131.82-13

24、6.35-43.84-186.56v-105.32-26.14-162.98-168.32-119.96-164.18m-23.81-6.78-41.41-38.9263.67-129.25v24.245.5136.8038.2386.85-151.63跨中86.0421.63133.53137.78114.54117.92-11.08-3.89-18.74-18.85-15.63-15.63表23 框架柱內(nèi)力組合表層次位置內(nèi)力荷載類型內(nèi)力組合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2（+0.5）1.34a柱上m40.1113.8167.4767.9630.3382.51n182.3952.

25、87292.89299.10244.31256.87a柱下m-42.85-11.50-65.26-67.13-41.58-71.43n208.6352.87324.37334.52275.8288.36b柱上m-43.51-14.58-72.62-73.32-23.99-97.93n205.8866.18339.71344.12270.63302.89b柱下m32.2710.3452.0052.5513.4873.98n232.1266.18371.20379.54301.72334.383a柱上m32.198.2149.095051-0.3685.41n4229510386528667478

26、551.28588.36a柱下m-40.30-11.32-62.88-64.83-19.57-89.75n449.24103.8684.41710.27582.83619.91b柱上m-46.53-11.87-72.33-74.601.39-127.19n433.77133.3707.14718.89539.28661.72b柱下m30.809.4050.1250.98-21.69106.89n460.06133.3738.70754.38570.83693.272a柱上m32.348.7850.2751.48-12.2698.68n663.32154.731012.611050.21853.

27、29924.35a柱下m-46.66-11.59-66.24-68.44-9.77-105.79n689.61154.731044.151085.70884.84955.90b柱上m-46.35-11.86-72.22-74.4315.02-140.49n790.76200.431229.511267.96938.781199.56b柱下m35.199.6355.7157.14-29.75125.76n817.05200.431261.061303.45970.331231.11 續(xù)表23層次位置內(nèi)力荷載類型內(nèi)力組合恒活地震1.2+1.41.35+1.01.2（+0.5）1.31a柱上m20.

28、745.6232.7633.62-39.7096.22n903.24205.661371.811425.031149.641264.92a柱下m-11.56-3.18-18.79-23.0380.82-112.38n935.88205.661410.981469.101188.811304.09b柱上m-38.52-9.21-59.09-61.1945.47-148.93n1148.2267.711752.721817.841311.001766.01b柱下m20.734.6131.3332.60-96.28141.34n1174.49267.771784.31853.331342.541797.56注：表中m以左側(cè)受拉為正，單位為kn.m，n以受壓為正，單位為kn。48截面設(shè)計(jì)根據(jù)橫粱控制截面內(nèi)力設(shè)計(jì)值，利用受彎構(gòu)件正截面承載力和斜截面承載力計(jì)算公式，算出所需縱筋及箍筋并進(jìn)行配筋?；緮?shù)據(jù)：混凝土 c25 fc=11.9n/mm2 鋼筋hpb235 fy=210n/mm2 ； hrb335 fy=210n/mm2 考慮抗振要求內(nèi)力乘以承載力抗振調(diào)整系數(shù)，系數(shù)引用見表24。表24 承載力抗震調(diào)整系數(shù)材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)鋼筋混凝土梁受彎0.75軸壓比小于0.15的柱偏壓0.75軸壓比不小于0.15的柱偏壓0.80抗震墻偏壓0.85各類構(gòu)件受剪，偏拉0.85