屆畢業(yè)設(shè)計手算計算書基本步驟模板1

1、使用本模板考前須知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，請仔細閱讀；2請注意加底色局部文字： 黃底局部為抗震計算內(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， 除根本概念外， 請說明是哪一頁哪個位置 上、 中、下部4、建筑設(shè)計局部內(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

2、筑方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擬，以此確定最終的 建筑設(shè)計方案。建筑功能比擬由于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，這樣功能劃清楚確， 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；另一種那么用對稱的柱網(wǎng)，一 樓設(shè)置營業(yè)大廳，與辦公區(qū) 28 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

3、層平面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；由于底層有大型的營業(yè)大廳，而且 要求與辦公區(qū)隔離， 該方案樓梯布置比擬困難， 假設(shè)分兩邊布置， 那么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；假設(shè) 于中門廳處布置一部主樓梯，那么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)

4、大廳不布置在中間，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，到達設(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； 于廁所邊布置樓梯一部， 可以協(xié)助主樓梯分散人流， 效勞與辦公區(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)布置比擬方案一：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?shù)鼗恋奈锢砹W(xué)性能在房屋縱向有 明

5、顯差異時，可利用縱向框架的剛度來調(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。而縱向框架那么一般只按構(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)兩方面的比擬，認定：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

6、筑平面設(shè)計主要應(yīng)考慮建筑物的功能要求，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)那么合理和抗震要求，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)根本上采用 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

7、幕墻 將柱完全內(nèi)包。外觀上顯得平整，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)奏的虛實比照，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

8、樓的建筑施工圖 紙，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，且一榀框架負荷范圍為 8.4米，所以其梁柱截面尺 寸選擇均比擬大，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的梁高比擬適宜。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：1 1邊跨： h l 6600550mm12 12取 h=600mm,底層 b=350mm 其他層 b=300mm1 1中跨樓道：h -I - 3000 375mm8

9、8取 h 400mm,底層 b 350mm,其他層 b=300mm2縱向框架梁：1 1柱距均為 8.4m，那么取 h 1600mm,b 350或300mm。8 122、柱的選擇根據(jù)梁的截 面選擇及 有關(guān)屋面、 樓面的做 法，可初略 確定柱的 尺寸為底層700mm 700mm其他層600mm 600mm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，在局部跨度較大處加設(shè)次梁；可根據(jù)荷載以及梁的尺寸確定板的厚度為120mm。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 根底平面布置本次設(shè)計采用筏板根底，具體的尺寸及配筋將由第七章的根底設(shè)計確定3

10、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，假設(shè)本人自愿，可按7度抗震設(shè)防進行抗震計算，以下黃底局部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計算簡圖確實定該房屋主體結(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

11、。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1 i丄丄估算，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12 811、1梁高，同時不宜小于-柱寬，且不應(yīng)小于250mm。3 22框架柱的截面尺寸一般根據(jù)柱的軸壓比限值按以下公式計算：NFgEnN fc式中：N為柱組合的軸壓力設(shè)計值；F為按簡支狀態(tài)計算的柱的負載面積；gE為折 算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，近似取12KN/ m2 ；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)。由于該框架結(jié)構(gòu)抗震等級為二級，其軸壓比限值n二0.8。

12、由圖3.1可知：邊柱及中柱的負載面積分別為 8.4 3.3m2，8.4 4.8m2。8.*A11黑1_&H主ir-=C2S|i ®o曼口昌-5zssocsMg30P-.XX 二3G;ao婪口SI;!>vc4AD(冗U腐DO)?119§7；:'.曲 i uC:(3D0K4CC:(300X6 C 酊呂 gxlac 巴Bolgwjs'j27HOOXMOV(3D0X400)(3OOX6C-r)jQI"尖OI09J=2.1蘭HI巴28G1G 實olog(J20X60C；17口w13(9)'(JQOX600)g伍；43DOX4CC；JOO

13、X6：D)1rjbOXEOCj-MWLJ;Elo 宴.呂竺：4 r300X400)y-.s5OXI10(3191bQ11g畑JO)0啟吞09 一2)2 3)(JbOX4OC；3(3b0X62O)1&200圖3.1框架結(jié)構(gòu)計算簡圖201612 81、梁的截面計算1橫向框架梁:邊跨：1 1hl6600550mm，取 h 600mm, b 350或 300mm ；12 12、 1 1中跨樓道： h -1 3000375mm，取 h 400mm, b 350或300mm。8 82縱向框架梁：1 1 柱距為 8.4m，那么取 h 1600mm,b350或300mm。8 122、柱截面計算邊柱：1

14、.3 8.4 3.3 1 2 1 03 82Ac258941.3m0.8 16.7中柱：3A 1.25 8.4 4.8 12 1082Ac362155.7 m0.8 16.7如果柱的截面為正方形，那么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，本設(shè)計柱的截面尺寸取值如下：其他層600 600mm小計：,底層 700 700mm2。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222 0.030.66kN/m20.4kN /m220 0.020.4kN /m26 0.150.9kN/m225 0.12 3kN/m 0.12kN/m225.48

15、kN / m1、屋面及樓面永久荷載標準值1屋面上人：30厚細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2 1-7層樓面：缸磚樓面包括水泥粗砂打底1.9kN/m2120厚鋼筋混凝土25 0.12 3.0kN/m2V型輕鋼龍骨吊頂0.12kN /m2小計：5.02 kN /m22、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，可以適當?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 o表3.1梁、柱重力荷載標準值構(gòu)件b/mh

16、/m/ kN /m3g / kN /ml /mnG / kNG/kN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

17、取凈長；柱長度取層高。僅對第軸線的橫向框架進行計算，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15.0kN/m3，外墻面貼瓷磚0.5kN / m2，包括水泥 砂漿打底，共厚25mm，內(nèi)墻面為水泥粉刷墻面0.36kN/m2, 20mm厚，水泥粗砂。 那么外墻單位墻面的重力荷載為：20.5 15.0 0.36 0.366.26kN /m內(nèi)墻體為240mm厚粉煤灰15.0kN /m3，兩側(cè)均為水泥粉刷墻面0.36kN/m2,20mm厚，水泥粗砂，那么內(nèi)墻單位墻面的重力荷載為：15.0 0.2 0.36

18、 24.32kN/m2木門單位面積重力荷載為0.2kN/m2,鋁合金窗單位面積荷載為0.4kN/m2,恒載計算圖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水平陰影線所示， 計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷 載那么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。由于頂層縱向框 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。斗二_r/5hl ! I ' *圖3.4各梁上作用的恒載計算圖該圖中：qi、q；分別代表橫梁自重，為均布荷載形式，q2、q?'分別代表各板傳給橫梁 的梯形荷載和三角形

19、荷載。由圖3.2中的幾何關(guān)系可得:1、對于屋面梁：qi 4.725kN/mq 3.15kN / mq?5.48 4.223.016kN/mq2'5.48 3 16.44 kN / m(4.2 2.1 0.5) 22.4 6.622.1 5.48 4.725 8.4 3.9386.26 1.1 8.4 210.65kN4.2 2.7P2(4.2 2.1 0.5) 2 0.5 2.12.4 6.6(1.5 2)5.4824.7258.43.9386.62209.52 kN集中力矩：M1Rq210.650.50.60.331.60kN mm2Pe2209.520.50.60.331.42kN

20、 m2、對于第2-7層框架梁：q,4.725 4.32 (3.6 0.6)17.685 kN /mq-i 3.15kN /mq25.02 4.221.084kN/mq2' 5.02 3 15.06kN /mR、P2分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載：包括梁自重、樓板重、外墻等地重 力荷載。2.4 6.66.6R (4.22.1 0.5) 222.15.024.7258.43.93826.26 (8.4 0.6) (3.60.6) 21.5 1.80.4 1.51.82259.24kNP2(4.2 2.1 0.5) 20.5 2.12.46.6(412.71.52)5.0224.72

21、5 8.4 3.938 62 4.32 (3.6 0.6) (8.4 0.6)297.45 kN2集中力矩： M“Rq 259.24 0.5 0.6 0.338.9kN mM2 Pe2297.45 0.50.6 0.344.62kN m3、對于第1層框架梁：q1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。q 5.513 4.32 (3.6 0.6)22.36kN /mq13.675kN /mq25.02 4.221.084kN /mq2'5.02 3 15.06kN/mP (4.22.1 0.5) 2 2.1 5.02 5.513 8.4 3.938 -2 26.26

22、(8.4 0.6) (3.6 0.6) 2 1.5 1.8 0.4 1.5 1.8 2 307.36kN4 22 7P2(4.2 2.1 0.5) 2 0.5 2.12.4 6.6(1.5 2)5.0226.65.513 8.4 3.9384.32 (3.60.6) (8.4 0.6)332.71kN2集中力矩： M1Re 307.36 0.50.7 0.3553.79kN mM2 Pe2332.71 0.50.7 0.3558.22kN m表3.2橫向框架恒載匯總表層次q1q'q2q?'RR2M1m284.7253.1523.01616.44210.65209.5231.63

23、1.432-717.6853.1521.08415.06259.24297.4528.944.62122.363.67521.08415.06307.36332.7153.7958.22恒載圖如下所示：注意：以下圖中由縱向框架梁傳至框架柱的集中荷載，是采用標注實 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矩表示, 兩種方式均可活載計算1、屋面及樓面可變荷載標準值如下武漢市屋面雪載標準值0.4kN /m2上人屋面均布活何載標準值22.0kN /m不上人屋面均布活荷載標準值電梯間20.5kN /m電梯機房27.0kN /m一般樓面辦公室、會議室等均布活荷載標準值22.0

24、kN /m一般資料檔案室均布活荷載標準值2.5kN /m2走廊、門廳、樓梯均布活何載2.5kN /m2廁所、盥洗室22.0kN /m2、活載計算q2、q2'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?；詈奢d作用下各層框架梁上的荷載分布如下：2 Hvt I丨丨丨丨丨L小廠丁丨丨丨L丨|yi廠八7 尸 £/ / / 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：q2 4.2 2 8.4kN/mq2'3 26kN /mR 4.2 2.14.5 2.136.54kNF24.2 2.2 4.4 2.1 0.5 1.5 2.7 4.2

25、 2 2 57.24kN集中力矩： M1 Rq 36.54 0.50.6 0.35.481kN mM2 Pe257.24 0.50.6 0.38.586kN m同理在屋面雪荷載的作用下：q2 4.2 0.4 1.68kN /mq2'3 0.41.2kN/mR 7.308kNP211.448kN集中力矩：Mj 1.1kN mM21.72kN m2對于第2-7層框架梁:q28.4kN / mq2'6kN /m36.54kN57.24kN集中力矩:M1 Rq36.540.50.60.35.481kN mM2 pe257.240.50.60.38.586kN m3對于第1層框架梁:q2

26、8.4kN / m ;q?'6kN /m36.54kNP257.24kN集中力矩:M1 Rg 36.54 0.50.70.356.39kN mM2 Rp257.24 0.50.70.3510.62kN m將以上計算結(jié)果匯總，得到表3.3。表3.3橫向框架活載匯總表層次q21q2P1P2M1m28.436.5457.245.481P 8.586 :81.686 1.27.39211.5321.101.732-78.4636.5457.245.4818.58618.4636.5457.246.3910.02活載圖如下所示:圖 3.7 活載圖(P: kN , q: kN/m , M : kN

27、m )風(fēng)荷載計算垂直于建筑物外表上的風(fēng)荷載應(yīng)按下式計算：kz s z 0根本風(fēng)壓 00.3由于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s 0.8，背風(fēng)面s 0.5。忽略梁的軸力，合并得 s 1.3。綠底局部為高層框架計算內(nèi)容由于高寬比31.33/16.2 1.93 1.5，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)z來考慮風(fēng)壓脈動的影響。高層建筑的脈動影響系數(shù)，由H/B 31.33/58.80.53查表得：0.40.4310.4 0.53 0.50.41 0.5仍取第3軸線橫向框架計算，其負載寬度為8.4m。由此得到房屋高度的分布風(fēng)荷 載標準值為：Hiq z 3.276 z 0.468 L kN /mH根據(jù)各樓

28、層標高處的高度 Hi可得風(fēng)壓高度變化系數(shù)z，代入上式即可求得各樓層標高處的q z，詳見表3.4。表3.4沿房屋高度分布風(fēng)荷載標準值層次Hi /mHHzz 0.468Hi /Hq z / kN /m831.3311.0171.4854.865727.730.8850.9641.3784.514624.130.770.9061.2664.147520.530.6550.8481.1553.784416.930.540.7791.0323.381313.330.4250.740.9403.07929.730.3110.740.8862.90316.130.1960.740.8322.726框架結(jié)構(gòu)分

29、析時，應(yīng)按靜力等效原理將圖3.8 a的分布風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點集中荷載，如圖3.8 b所示,其計算過程如下:4.865 4.5141F84.8651.8 -8.6kN224.865 4.5144.514 4.1471F73.616.24kN2224.514 4.1474.147 3.7841F 63.614.93kN222同理：f513.59kNF412.26kNF311.20kNF210.48kN2.903 2.72616.13F1(2.726) 1.82.726 13.34kN222圖3.8 (a)風(fēng)荷載沿房屋高度的分布(單位:kN/m )圖3.8 ( b)等效節(jié)點集中風(fēng)荷載(單位：kN )地

30、震荷載1、根本資料該辦公樓位于7度設(shè)防區(qū)，根本地震加速度為0.10g 類場地第一組，設(shè)計特征 周期Tg0.35s ;多遇地震時，水平地震影響系數(shù)的最大值max 0.08 ;結(jié)構(gòu)的根本周期T|0.46s。2、底部剪力法的計算根據(jù)本工程的特點，對于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分 布比擬均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可以采用底部剪力法。結(jié)構(gòu)總水平地震作用FEkiGEq : i相應(yīng)于結(jié)構(gòu)根本自振周期的水平地震影響系數(shù)0.9值；Tg T1 5Tg，因此 1；gmax。T1結(jié)構(gòu)等效總重力荷載GEq0.85 Gi. T1 0.75s，式中Gi為集中于質(zhì)點i的重力荷載代表值。計算地震作用時，建筑物的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件的自重荷