手算計算書步驟模板

1、使用本模板注意事項1、此模板源自華中科技大學(xué)一學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，其中難免有錯漏之 處，可參考其計算步驟，不可拘泥于代數(shù)運算；2、此模板為一高層框架計算，考慮7 度抗震設(shè)防，與多層框架計算相比，要求更高，在每個計算環(huán)節(jié)，我都加了相關(guān)說明，請根據(jù)你個 人的實際設(shè)計情況進行選擇；3、說明1）括號內(nèi)的紅色字為所加說明，請仔細(xì)閱讀；2）請注意加底色部分文字：黃底部分為抗震計算內(nèi)容；其他底色功 能詳見相關(guān)位置說明；3）不明之處跟帖詢問時，除基本概念外，請說明是哪一頁哪個位置<上、中、下部）4、建筑設(shè)計部分內(nèi)容留在此處是為幫助大家理解他的結(jié)構(gòu)計算，在我們的結(jié)構(gòu)計算書上無需錄入 1 建筑設(shè)計1.1 建筑方

2、案的比選與確定 方案，經(jīng)過初選，擯棄方案三，現(xiàn)將方案一與方案二做一比較，以此確定最終的建筑設(shè)計方案建筑功能比較 因為此保險公司辦公樓要求有營業(yè)大廳，故可以采用兩種方式，一種是將營業(yè)大 廳單獨設(shè)置在一邊，即采用裙樓的方式，主樓辦公區(qū) 8 層，裙樓 2 層，這樣功能劃分 明確，且建筑物有錯落感，外形美觀，但結(jié)構(gòu)布置和計算麻煩些；另一種則用對稱的 柱網(wǎng)，一樓設(shè)置營業(yè)大廳，與辦公區(qū) 2 8 層的布置不同，這樣主要的問題就是底層的 功能劃分了，考慮方便，美觀，防火等，此方案繪圖和計算相對容易些，考慮到是初 次設(shè)計完整的一棟框架結(jié)構(gòu)，主要目的是掌握思想方法，故采用方案2，柱網(wǎng)完全采用對稱布置。關(guān)于底層平面

3、的布置的問題又有如下兩種方案：方案一建筑底層平面布置完全對稱，這樣有利于引導(dǎo)人流，且外形較好，里面效 果好，現(xiàn)澆整體布局較為緊湊，便于設(shè)計計算和施工；因為底層有大型的營業(yè)大廳， 而且要求與辦公區(qū)隔離，該方案樓梯布置比較困難，若分兩邊布置，則使建筑無門廳 主樓梯，不利于交通組織，將其因為對稱布局帶來的優(yōu)勢喪失，且將對電梯的布置帶 來問題；若于中門廳處布置一部主樓梯，則為了防火需要 以防形成“袋形走廊”）， 要在建筑兩側(cè)加設(shè)防火樓梯與防火出口，造成不經(jīng)濟，且將樓梯置于建筑兩頭不利于 抗震設(shè)計。方案二建筑底層平面非對稱布置，可能導(dǎo)致交通組織不明確，但在設(shè)置兩個入口 后問題得到解決，營業(yè)大廳不布置在中

4、間，而是放在最右邊，有其單獨的入口，中間 用一道門即可與辦公區(qū)的門廳隔離，達到設(shè)計要求。該方案樓梯布置較為合理，于門 廳布置主樓梯一部，通向樓頂，設(shè)置防火卷門，即起到消防樓梯的作用，引導(dǎo)人流且 同兩部電梯配合得當(dāng)；于廁所邊布置樓梯一部，可以協(xié)助主樓梯分散人流，服務(wù)與辦 公區(qū)的人員；此方案會導(dǎo)致柱的偏心受力情況較多，結(jié)構(gòu)布置時稍麻煩。結(jié)構(gòu)布置比較 方案一：采用內(nèi)廊式，縱向承重方案，在縱向布置框架承重梁，在橫向布置聯(lián)系 梁。樓面荷載由縱向梁傳至柱子，橫向梁的高度較小，有利于設(shè)備管線的穿行；在房 屋開間方向需要較大空間時，可獲得較大的室內(nèi)凈高；當(dāng)?shù)鼗恋奈锢砹W(xué)性能在房 屋縱向有明顯差異時，可利用縱

5、向框架的剛度來調(diào)整建筑物的不均勻沉降。但縱向框 架承重的缺點是建筑物的抗側(cè)抗度較差，進深尺寸受到限制。方案二：也采用內(nèi)廊式，用橫向承重方案，樓面豎向荷載由橫向梁傳至柱而在縱向布置聯(lián)系梁，有利于提高建筑物的抗側(cè)抗度。而縱向框架則一般只按構(gòu)造布置聯(lián)系 梁，也利于建筑物的采光和通風(fēng)。通過建筑、結(jié)構(gòu)兩方面的比較，認(rèn)定：方案一平面對稱布置，但是建筑功能滿足 較差，特別是樓梯這個生命通道設(shè)置較為不合理；方案二雖然平面布置非對稱，但是 除底層稍復(fù)雜外，建筑功能滿足較好，各個建筑組成搭配合理。所以，選擇方案二為 最終建筑方案！確定底層平面圖如下：1.2 建筑設(shè)計1.2.1 建筑平面設(shè)計建筑平面設(shè)計主要應(yīng)考慮建

6、筑物的功能要求，力求建筑物的美觀大方，同時兼顧結(jié)構(gòu)平面布置盡量規(guī)則合理和抗震要求，以便于結(jié)構(gòu)設(shè)計。綜合考慮建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計 的要求，初步擬定內(nèi)廊式平面框架形式。對于平面布置作如下幾點說明：1、為了滿足不同類型的房間對使用面積的要求，同時考慮結(jié)構(gòu)的受力合理性及柱網(wǎng)的經(jīng)濟尺寸，本設(shè)計柱網(wǎng)基本上采用 6.6X 8.4m,局部地方采用小一級柱網(wǎng)尺寸；2、走廊寬度根據(jù)本設(shè)計要求取軸線寬度 3.0m，主要人流通道為位于大樓中部的兩 部電梯和主樓梯。為了滿足防火要求，在大樓的一側(cè)增設(shè)了另一部樓梯。1.2.2 建筑立面設(shè)計結(jié)合平面設(shè)計中框架柱的布置，立面上主要采用橫向劃分，外墻包括玻璃幕墻） 將柱完全內(nèi)包。外觀

7、上顯得平整，穩(wěn)重；同時，考慮到框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，柱間多用窗 少用墻，使窗與柱及窗間墻之間形成了有節(jié)奏的虛實對比，顯得明快、活潑，同時也 得到了良好的采光效果。大門正中間，使整個建筑物顯得美觀大方。大門采用鋼化玻 璃門，使整個大門顯得現(xiàn)代，門廳空間顯得通透；懸掛式雨蓬的運用，和大門的設(shè)置 一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流導(dǎo)向的作用。屋頂檐口采用自主設(shè)計的斜板式檐口 上掛裝飾瓦），使屋頂美觀又不失大方。2結(jié)構(gòu)選型及布置2.1樓層結(jié)構(gòu)平面布置本次設(shè)計采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面布置簡圖見附圖請打印各層結(jié)構(gòu)布置圖）。本次畢業(yè)設(shè)計結(jié)構(gòu)計算要求手算一榀框架。針對本辦公樓的建筑施工 圖紙，

8、選擇第三榀橫向框架為手算對象。本計算書除特別說明外，所有計算、選型、 材料、圖紙均為第三榀框架數(shù)據(jù)。梁、柱、板的選擇如下：1、梁的有關(guān)尺寸 此例為高層建筑，且一榀框架負(fù)荷范圍為8.4M，所以其梁柱截面尺寸選擇均比較大，我們做設(shè)計時要根據(jù)實際情況處理，如果為多層或小開間框架，其 截面尺寸應(yīng)取小一些，尤其是梁截面寬度，像600的高度以250的梁高比較適宜。注意：兩高必須要大于或等于其上墻體的寬度）1）橫向框架梁：取 h=600mm,底層 b=350mm 其他層 b=300mm中跨 樓道）：.X 取I,其他層b=300mm2）縱向框架梁：柱距均為F ,則取=-=| 2、柱的選擇根據(jù)梁的截 面選擇及

9、有關(guān)屋面、 樓面的做 法，可初略 確定柱的 尺寸為底層 一_J其他層一_J的方柱。經(jīng)驗算可滿足有關(guān)軸壓比的要求。3、板的選擇采用全現(xiàn)澆板，在部分跨度較大處加設(shè)次梁；可根據(jù)荷載以及梁的尺寸確定板的厚度為二I 。2.2樓梯結(jié)構(gòu)布置采用板式樓梯。具體情況見第六章樓梯設(shè)計及樓梯結(jié)構(gòu)布置圖。2.3基礎(chǔ)平面布置本次設(shè)計采用筏板基礎(chǔ)，具體的尺寸及配筋將由第七章的基礎(chǔ)設(shè)計確定。3 號軸線框架計算3.1計算任務(wù)計算作用于軸線的恒載、活載、風(fēng)荷載 地震作用：手算要求按6度設(shè)防，若本人自 愿，可按7度抗震設(shè)防進行抗震計算，以下黃底部分均為抗震計算）以及由這些荷載引起的各層梁、柱的內(nèi)力。恒載、活載作用下梁端彎矩計算要

10、求采用本實例選用彎矩兩次分配法，也可選用迭代法、分層法、系數(shù)法等，可個人自定，這些方法均為近似 計算方法，選用時請注意各自的適用條件）；風(fēng)載作用下的內(nèi)力計算要求采用D值法；地震作用要求采用底部剪力法。3.2計算簡圖的確定該房屋主體結(jié)構(gòu)共8層，一、二層層高4.5m,二到八層層高3.6m。取柱的形心線作為 框架柱的軸線，梁的軸線取至板底，該框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖如圖3.1所示。屋蓋和樓蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，板厚度取120m m。梁截面高度按跨度的|三|估算，而且梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度以及延性的要求。梁截面寬度可 取兇梁高，同時不宜小于E柱寬，且不應(yīng)小于250mm?？蚣苤慕孛娉叽缫话愀鶕?jù)

11、柱的軸壓比限值按下列公式計算：回式中：N為柱組合的軸壓力設(shè)計值；F為按簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)載面積；為折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，近似取12KN/ ；為考慮地震作用組合后柱的軸壓力增大系數(shù)，邊柱取 1.3,不等跨內(nèi)柱取1.25； n為驗算截面以上的樓層層 數(shù)。因為該框架結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，其軸壓比限值=0.8。由圖3.1可知：邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為I亠，。300X400)l北巖EQC；300X600)量.Is9f3_L;,g1、梁的截面計算oosDogrogxoceszMoDgozlcy.二3G312:加w試仍1727?3oS8q5521Q17C313g-r13I JLjXtOC：

12、10；,52jXtOC：7(300X600)15;:!二.京_TI1215；300X62D；iLT7B J-XI 9i *«1 E.9(300X600)IIPSI自已(JOOXtOC(300X00(300X600)6 ,101左打:£1_ .呂晏賓!£1(J50X600)2 (Paxico;3(350X600)1B?00圖3.1框架結(jié)構(gòu)計算簡圖V1）橫向框架梁:邊跨:中跨 < 樓道）：<2）縱向框架梁：柱距為F，則取2、柱截面計算邊柱：.，取如果柱的截面為正方形，則邊柱和中柱的截面高度分別為509mm和600mm。根據(jù)上述計算結(jié)果并綜合考慮其它因素，本

13、設(shè)計柱的截面尺寸取值如下：其他層:，底層:3.3荷載計算自重計算 <此處必須與建筑施工圖的構(gòu)造做法一致）1、屋面及樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值<1）屋面 <上人）：30厚細(xì)石混凝土保護層三氈四油防水層20厚水泥砂漿找平層平均150厚水泥蛭石保溫層 <兼做找坡）120厚鋼筋混凝土板V型輕鋼龍骨吊頂120厚鋼筋混凝土1V型輕鋼龍骨吊頂I小計：=2、梁、柱、墻、門、窗重力荷載計算荷載計算依據(jù)個人習(xí)慣進行即可，無一定模式，以不漏荷載為準(zhǔn)，可以適當(dāng)?shù)牟扇『喕胧┝?、柱可根?jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載，其計算 過程詳見表3.1。表3.1梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)件1回

14、11回11 4 1-1回凹邊橫梁0.250.48251.053.1506.00020378803.25中橫梁0.250.48251.053.1502.1001066.15縱梁0.250.38251.052.4943.60040359.110層柱0.600.60251.109.904.500144.55383.1339層柱0.600.60251.109.903.6007249.4812層柱0.600.60251.109.904.500289.1表中為考慮梁、柱的粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)；n表示構(gòu)件數(shù)量；g表示單位長度構(gòu)件的重力荷載；梁的長度取凈長；柱長度取層高。僅對第軸線的橫向框架

15、進行計算，計算單元寬度為8.4m。因板的自重已計入樓面屋面）的恒荷載之中，故計算梁的自重時梁的截面高度應(yīng)取梁的原高度減去板厚。外墻體為360mm厚粉煤灰 1 ），外墻面貼瓷磚 ，包括水泥砂 漿打底，共厚亠），內(nèi)墻面為水泥粉刷墻面 11厚，水泥粗砂）。則外墻單位墻面的重力荷載為：內(nèi)墻體為厚粉煤灰 ），兩側(cè)均為水泥粉刷墻面<1 厚，水泥粗砂），則內(nèi)墻單位墻面的重力荷載為：木門單位面積重力荷載為I鋁合金窗單位面積荷載為匚三1恒載計算取號軸線橫向框架進行計算，計算單元寬度為4.2m,如圖3.2所示,S1CC',圖3.2橫向框架計算單元圖3.3雙向板導(dǎo)荷示意圖直接傳給該框架的樓面荷載如圖中

16、水平陰影線所示，計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷 載則通過縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。因為頂層縱向 框架梁的中心線與柱的中心線不重合，因此在該層框架節(jié)點上還有集中力矩的作用。各梁上作用的恒載如圖3.4所示。/I 廣| II I1 W I* N I 1 1 # 廣 1 1 11 1 It一3 /Xt .j-屮 J/ C|_圖3.4各梁上作用的恒載計算圖n-該圖中：、分別代表橫梁自重，為均布荷載形式，、分別代表各板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。由圖3.2中的幾何關(guān)系可得：1、對于屋面梁：)【=集中力矩：2、對于第2-7層框架梁:、 分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載：包括

17、梁自重、樓板重、外墻等地 重力荷載。集中力矩：03、對于第1層框架梁：包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其荷載計算方法同上。*集中力矩：表3.2橫向框架恒載匯總表層次0Ida|sId兇兇84.7253.1523.01616.44210.65209.5231.631.432-717.6853.1521.08415.06259.24297.4528.944.62122.363.67521.08415.06307.36332.7153.7958.22恒載圖如下所示： 注意：下圖中由縱向框架梁傳至框架柱的集中荷載，是采用標(biāo)注實 際作用位置的方式表達的，我們的習(xí)慣，可將其用一節(jié)點集中荷載和附加偏心彎

18、矩表 示，兩種方式均可）活載計算1屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值如下：武漢市屋面雪載標(biāo)準(zhǔn)值上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 電梯間）電梯機房一般樓面 辦公室、會議室等）均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值一般資料檔案室均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值I亠走廊、門廳、樓梯均布活荷載廁所、盥洗室2、活載計算、分別代表各板傳給橫梁的梯形活荷載和三角形活荷載，如圖3.6所示活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下：圖3.6各梁上作用的活載計算圖由圖3.2中的幾何關(guān)系可得:1）對于屋面梁：集中力矩：同理在屋面雪荷載的作用下:集中力矩:<2）對于第2-7層框架梁:集中力矩： XJ0<3）對于第1層框架梁:集中力矩：將以

19、上計算結(jié)果匯總，得到表3.3表3.3橫向框架活載匯總表層次833a兇88.4<1.68)6<1.2)36.54<7.392)57.24<11.532)5.481<1.10)8.586<1.73)2-78.4636.5457.245.4818.58618.4636.5457.246.3910.02活載圖如下所示:圖 3.7 活載圖 VP： kN , q : kN/m , M : kNm )風(fēng)荷載計算垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載應(yīng)按下式計算:基本風(fēng)壓 詡I因為該辦公樓位于城市郊區(qū)，地面粗糙度為 C類地區(qū)。迎風(fēng)面匸，背風(fēng)面F 。忽略梁的軸力，合并得 二綠底部分為高層

20、框架計算內(nèi)容）因為高寬比1-=-，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)Q來考慮風(fēng)壓脈動的影響。高層建筑的脈動影響系數(shù),由 L 查表得:用經(jīng)驗公式估算結(jié)構(gòu)的基本自振周期：C類地區(qū)回要乘以0.62,I = 脈動增大系數(shù)查表：三J因此，該結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)：仍取第3軸線橫向框架計算，其負(fù)載寬度為 8.4m。由此得到房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：根據(jù)各樓層標(biāo)高處的高度可得風(fēng)壓高度變化系數(shù)，代入上式即可求得各樓層標(biāo)高處的，詳見表3.4。表3.4沿房屋高度分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值層次iZi831.3311.0171.4854.865727.730.8850.9641.3784.514624.130.770.9061.2664.147520

21、.530.6550.8481.1553.784416.930.540.7791.0323.381313.330.4250.740.9403.07929.730.3110.740.8862.90316.130.1960.740.8322.726框架結(jié)構(gòu)分析時，應(yīng)按靜力等效原理將圖的分布風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點集中荷載，如圖匡所示'其計算過程如下:圖3.8<a)風(fēng)荷載沿房屋高度的分布 v單位：kN/m) 591型【:"I33Jmm1iifju7TH7?圖3.8<b)等效節(jié)點集中風(fēng)荷載 <單位：kN)地震荷載1、基本資料該辦公樓位于7度設(shè)防區(qū)，基本地震加速度為；U類場地第一組，設(shè)計特征周 期 .；多遇地震時