土木工程专业毕业设计计算书稿.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土木工程专业毕业设计计算书稿.精品文档. 2015届毕业设计说明书 邵东县教育局办公楼建筑与结构设计 系 、 部： 建筑工程与艺术设计学院 学生姓名： 陈海军 指导教师： 李勇 职称 工程师助理专 业： 土木工程 班 级： 土木1103 完成时间： 2015年5月20日 摘 要在做毕业设计的过程中，不仅让我们温习以前学的知识，而且帮助我们适应未来工作岗位的环境，在这个设计过程中，我们可以把理论知识与实践遇到的问题相结合，解决以前遇到的难题，毕业设计过程中，我们会去查我们所用到的规范，这样我们的专业知识就会更上一层楼，设计出来的建筑更加人性化更

2、加适合时代，在做毕业设计过程中，形成了一种对自己严格要求的态度，不能有敷衍而过。本设计是一栋五层办公楼，结构类型是框架结构，根据任务书中的要求，建筑采用外廊式，现在办公楼大多是采用框架结构，本设计采用横向框架称重，在这个毕业设计过程中，取了其中的一榀框架出来计算，按任务书上要求，本建筑不用做抗震设计，要考虑恒载、活载和风载作用下的内力计算，对于恒载的作用和活载的作用采用弯矩二次分配发法计算，风荷载的作用采用D值法，在设计计算的过程，都是按照相关的规范和相关的经济指标来做设计，也考虑施工过程中比较容易出问题的地方。关键词：结构计算；弯矩二次分配法；抗震设计ABSTRACT in the proc

3、ess of graduation design, we do not only let us review previously learned knowledge, and immediately took to the job has a lot of help to us, we can put the theoretical knowledge in the process of the design problems associated with the process of practice, can solve the problem of before, we also c

4、an be checked through the graduation design specification, we have used our professional knowledge to the next level, the design of building more human nature is more suitable for age, training us to do something in the process of doing the graduation design to be strict with their attitude, not a p

5、erfunctory attitude.This design is a six-story office building, structure is a frame structure, according to the requirements of the specification, construction USES the existent, now office building is mostly adopts frame structure, the design adopts horizontal framework weighing, in the process of

6、 the graduation design, took one out cross calculation, according to the requirements of task book, the seismic design of buildings dont have to do, want to consider under the action of dead load, live load and wind load, internal force calculation for the role of dead load and live load effect usin

7、g iterative method to calculate, the role of wind load using the D value method, in the process of design and calculation, are in accordance with the relevant specification and related economic indicators to do design, also consider construction process is relatively easy to a problem.Key word：struc

8、tural calculation; The bending moment secondary distribution me -thod Seismic design目 录1.设计资料11.1 工程概况11.2 建筑材料选择12.结构设计22.1 布置及梁柱截面初估22.1.1结构的选型与布置32.1.2框架计算简图及柱线刚度32.2 梁柱刚度计算42.2.1框架梁的线刚度计算43.荷载计算63.1 竖向荷载计算63.1.1恒荷载标准值计算63.1.2恒荷载标准值计算73.1.3竖向荷载下框架受荷总图73.1.4竖向荷载内力计算123.2 风荷载计算273.2.1风荷载标准值计算27 3.3

9、 .2 风荷载作用下的侧移计算354.内力组合354.1 支座边缘处的内力值的计算354.1.1弯矩计算364.1.2竖向荷载作用下框架内力调幅364.2 组合前内力的调整364.2.1内力的调整364.2.2内力组合395.配筋计算47 5.1 框架柱和梁的截面设计47 5.1.1柱的配筋计算475.1.2梁的配筋计算495.2 板的配筋计算50参考文献55致 谢571.设计资料1.1.工程概况 1.本工程为邵东县教育局的办公楼，工程为现浇钢筋混凝土框架结构。结构布置图如图1所示： 图1 结构布置图 2工程概况：平面尺寸为42.9m18m，7层，第一层为3.9m,每层层高均为3.6m，室内外

10、高差为0.6m，基础顶面离室外地面0.5m，设计使用年限为50年。3基本风压：wk0.35kN/m2，地面粗糙程度为B类。4地质资料：a.基础底面持力为中砂，地基承载力特征值fak200kpa。 b.地基主要受力层范围内无软弱粘性土层，且底面下15m深度范围内为不液化土层，底面下深度20m范围内土层的等效剪切波速Vse=205m/s,覆盖层厚度超过50m,不考虑冻土深度。1.2 建筑材料选择 1混凝土：柱、梁、板、楼梯的混凝土强度等级采用C30；2钢筋：纵向受力钢筋采用热扎钢筋HRB400，其余采用热扎钢筋HPB235；3墙身做法：采用加气混凝土砌块做隔离墙，设计容重为7.5kN/m3；4楼面

11、做法：10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝;30厚1:4干硬性水泥砂浆;素水泥浆结合层合一遍： 5屋面做法：10厚地砖铺实拍平，缝宽5-8,1:1水泥浆填缝；25厚1:4干硬性水泥砂 浆；满铺0.5厚聚乙烯薄膜一层；1.2厚氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材；1.5厚聚氨酯防水涂料；刷基层处理剂一遍；20厚1:2.5水泥砂浆找平层；平均厚度为50,1:8水泥珍珠岩保温层；干铺50厚挤塑聚苯乙烯塑料板；20厚1:2.5水泥砂浆找平层6板：厚度取为120mm厚。2.结构设计2.1 布置及梁柱截面初估通过分析建筑平面布置可以确定的结构平面布置图，边柱的承载范围为3.9m3.75m，中柱的承载范围是4.95m3.9

12、m。楼面面荷载根据规范可以取近似值12计算。框架结构的主梁截面宽度和高度可以这样确定： h=（1/8 -1/12）L b=(1/2 -1/3）h 且200mm，估算出的梁截面尺寸如下：横向框架梁：AB跨；BC跨250mm400mm 纵向框架：bh=250450mm柱的轴压比应满足该公式：C30混凝土边柱AC中柱（1） 1.2是边柱荷载分项系数，1.4是中柱荷载分项系数，8表示最底层柱承受上面8层所有的荷载。N按底层中柱边柱的负荷面积考虑。经过考虑取柱截面的形状为正方形，综合考虑边柱，中柱（1）截面为，中柱（2）截面尺寸纵向受拉钢筋抗震锚固长度，梁的内部钢筋我们应该选取伸至边柱内长度 ： 2.1

13、.1结构的选型与布置1）结构选型本结构只有5层，为邵东县教育局办公楼。地处邵阳地区不用考虑抗震，为了便于管理，采用大开间，为了使结构的整体刚度较好，楼面、楼梯、天沟等采用现浇结构。基础为柱下独立基础（阶梯型基础）。2)结构布置高层框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，框架梁、柱中心线宜重合。当梁、柱偏心距大于该方向柱宽时，宜采用增设梁的水平加腋等措施。2.1.2框架计算简图及柱线刚度图2 框架计算简图2.2 梁柱刚度计算2.2.1框架梁的线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇筑，中框架梁取I=2I0，如图表1所示，边框架梁取I=1.5I0，E=3.0104N/mm2表1 梁的线刚度类别Ec（

14、N/mm2）bh(mmmm)I。(mm4)L(mm)EcI。/l（Nmm）2EcI。/l（Nmm）A-B间梁31043006005.410975002.1510104.31010B-C间梁31042504001.3310924001.610103.21010表2 柱的线刚度层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh(mmmm) IcEcI。/hc（Nmm）备注13900300004504503.421092.6110102-73600300004504503.421092.91010取为1令柱i=1.0，则其余杆件的相对线刚度为：A-B跨梁=B-C跨梁=A-D轴首层柱= 框架梁、柱的相对刚度如图3

15、，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图3 梁柱的相对线刚度3.荷载计算3.1 竖向荷载计算 为了便于今后的内力组合，荷载计算宜按标准值计算。3.1.1恒荷载标准值计算屋面：10厚地砖铺实拍平，缝宽5-8,1:1水泥浆填缝25厚1:4干硬性水泥砂浆满铺0.5厚聚乙烯薄膜一层1.2厚氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材1.2kN/m21.5厚聚氨酯防水涂料刷基层处理剂一遍20厚1:2.5水泥砂浆找平层平均厚度为50,1:8水泥珍珠岩保温层干铺50厚挤塑聚苯乙烯塑料板20厚1:2.5水泥砂浆找平层120厚钢筋混凝土屋面板0.1225=3.0kN/m2合计6.2kN/m2 楼面：10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦

16、缝40厚1:4干硬性水泥砂浆2.3kN/m2素水泥浆结合层一遍120厚钢筋混凝土屋面板0.1225=3.0kN/m2合计6.3kN/m2 梁自重：边横梁：bh=300600mm自重250.3(0.6-0.12)=3.6kN/m2抹灰层(0.6-0.12)0.02172+0.020.317=0.43kN/m2合计4.03kN/m2边横梁：bh=250400mm自重250.25(0.4-0.12)=1.75kN/m2抹灰层(0.4-0.12)0.02172+0.020.2517=0.28kN/m2合计2.03kN/m2 中横梁：bh=300600mm自重250.3(0.6-0.12)=3.6kN/

17、m2抹灰层(0.6-0.12)0.02172+0.020.317=0.43kN/m2合计4.03kN/m2 中横梁：bh=250400mm自重250.25(0.4-0.12)=1.75kN/m2抹灰层(0.4-0.12)0.02172+0.020.2517=0.28kN/m2合计2.03kN/m2 边纵梁：bh=250400mm自重250.25(0.4-0.12)=1.75kN/m2抹灰层(0.4-0.12)0.02172+0.020.2517=0.28kN/m2合计2.03kN/m2 柱自重：bh=450450mm自重250.450.45=5.06kN/m2粉刷（0.452+0.28）0.0

18、1417=0.3kN/m2合计5.34kN/m2墙自重计算（墙厚200）：标准层内墙自重纵墙0.2（3.6-0.7）7.5=4.35kN/m内纵墙粉刷0.02(3.6-0.7)172=1.972kN/m 合计6.322kN/m 外墙自重：纵墙0.24（3.6-0.4）7.5=4.73kN/m内纵墙粉刷0.02(3.6-0.45)17=1.08kN/m外墙装饰3.60.4=1.44kN/m合计8.28kN/m3.1.2恒荷载标准值计算上人屋面 2.0kN/m2楼面，办公室 2.0kN/m2走廊 2.5kN/m23.1.3竖向荷载下框架受荷总图1）轴间框架梁（梯形荷载取0.3）1.屋面板传给梁的荷

19、载：导荷方式如右图4所示恒载：6.3（3.9/2）（1-20.32+0.33）2=20.8kN/m活载：2（3.9/2）（1-20.32+0.33）2=7.1kN/m2.楼面板传给梁的荷载恒载：6.2（3.9/2）（1-20.32-0.33）2=20.5kN/m活载：2（3.9/2）（1-20.32-0.33）2=7.1kN/m 轴间框架梁（三角形荷载）：屋面板传给梁的荷载：恒载：6.3（2.4/2）（5/8）2=9.45kN/m活载：2（2.4/2）（5/8）2=3kN/m楼面板传给梁的荷载恒载：6.2（2.4/2）（5/8）2=9.3kN/m活载：2（2.4/2）（5/8）2=3kN/m

20、图4 荷载传递示意图 最终换算成线荷载值：1.轴间框架梁:屋面梁恒载=梁自重+板传荷载=4.03+20.8=24.83kN/m 活载=板传荷载 =7.1kN/m 楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙体恒重=4.03+20.8+6.32=31.94KN/m活载=板传荷载=7.1kN/m 2.轴间框架梁:屋面梁恒载=梁自重+板传荷载=2.03+9.43=11.46kN/m活载=板传荷载=7.1kN/m楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙体恒重=2.03+9.43+7.11=11.46kN/m活载=板传荷载=3kN/m 各轴柱纵向集中荷载计算：1.A轴柱纵向集中荷载计算 女儿墙自重：（做法：高1.1m,10

21、0mm厚混凝土压顶） 0.240.818+250.10.24+（0.92+0.24）0.5=5.076KN/m天沟自重：（琉璃瓦+现浇天沟）1.051.1=1.045KN/m现浇天沟自重：250.6+（0.2-0.8）0.08+（0.6+0.2）（0.5+0.36） =2.13KN/m合计3.18KN/m 顶层柱：恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=（5.076+3.18）3.9+2.03（3.9-0.45）+20.80.57.5=104.8KN活载=板传荷载=7.10.57.5=26.6KN标准层柱：恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.322（3.9-0.45）+2.03（3.9-0.45）

22、+20.50.57.5=105.6KN活载=板传荷载=7.10.57.5=26.6KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=7.11（3.9-0.45）+2.5（3.9-0.45=30.43KN2.B轴柱纵向集中荷载计算顶层柱：恒载=梁自重+板传荷载=2.03（3.9-0.45）+20.80.57.5+9.450.52.4=96.34KN活载=板传荷载=7.10.56.9+30.52.4=30.22KN标准层柱：恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.322（3.9-0.45）+2.03（3.9-0.45）+20.50.57.5+9.30.52=116.80KN活载=板传荷载=7.10.56.

23、9+6.090.52.4=30.22KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=6.322（3.9-0.45）+2.5（3.9-0.45=30.44KN 3.C轴柱纵向集中荷载计算顶层柱：恒载=梁自重+板传荷载=2.03（3.9-0.45）+（5.076+3.18）3.9=50.4活载=板传荷载=7.10.52.4=8.52KN 标准层柱：恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.322（3.9-0.45）+2.03（3.9-0.45）+9.450.52.4=105.39KN活载=板传荷载=30.52.4=4KN基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=6.322（3.9-0.45）+2.5（3.

24、9-0.45）+2.5（3.9-0.45）=30.43KN 竖向受荷总图如下图5所示：图5 恒荷载竖向受荷图图6 活荷载竖向受荷图3.1.4竖向荷载内力计算恒载作用下内力计算（采用弯矩二次分配法）A-B轴间梁，恒载产生的屋面固端弯矩=-=-24.837.52/12=-116.39kNm(顶层)=-=-31.907.52/12=-105.6kNm(标准层) B-C轴间梁，恒载产生的屋面固端弯矩=-=-11.462.42/12=-5.5kNm(顶层)=-=-17.652.42/12=-8.47kNm(标准层) 活载作用下内力计算（采用弯矩二次分配法）：A-B轴间梁，活载产生的屋面固端弯矩=-=-7

25、.17.52/12=-33.28kNm(顶层)=-=-7.17.52/12=-33.28kNm(标准层)B-C轴间梁，活载产生的屋面固端弯矩=-=-32.42/12=-1.44kNm(顶层)=-=-32.42/12=-1.44kNm(标准层)对活载采用逐跨布置的方式：活载：只对A-B跨布置活载，二次分配及弯矩图见后图活载：只对A-B跨布置活载，二次分配及弯矩图见后图活载：只对A-B跨布置活载，二次分配及弯矩图见后图以下为恒载与活载作用下的二次分配计算，M、N、V图，图表3 恒载作用下弯矩分配表图6 恒载作用下的弯矩分配表（KNm） 当已知框架的M图求V图以及N图时，可采用结构力学取脱离体的方法

26、进行计算，如已知杆件（梁或柱）两端的弯矩，其剪力：=-（+）/l=-（+）/l式中，-简支梁支座左端和右端的剪力标准值，当梁上无荷载作用时，=0，剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正；，-梁端弯矩标准值，以绕杆端顺时针为正，反之为负。图3-5V及M的计算简图已知某点上柱传来的轴力Nu和左，右传来的剪力Vl,Vr时，其下柱的轴力Nl=Nu-Nl+Vr式中Nu，Nl以压力为正，拉力为负。图7 恒载作用下的弯矩分配图（单位KNm)图8 恒载作用下的弯矩分配剪力图（单位KN)图9 恒载作用下的轴力图（单位KN）表4 活载仅作用在AB跨的弯矩分配表图10 活载作用在AB跨的弯矩图(单位KNm)图11 活

27、载作用在AB跨上的剪力图（单位KN）图12 活载仅作用在AB跨轴力图图13 活载仅作用在BC跨上的弯矩分配图（单位KNm）表5 活荷载仅作用在BC上的弯矩分配表图13 活载仅作用在BC跨的弯矩图（单位KNm)图14 活载仅作用在BC 跨上的剪力图（单位KN)图15 活荷载仅作用在BC跨上的轴力图（单位KN)3.2 风荷载计算本节计算以左风为例。3.2.1风荷载标准值计算一、作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值:为了简化计算起见，通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载，化为等量的作用于楼面集中风荷载，计算过程见表3-1。计算公式如下:(3-1)z风振系数，本建筑物高度30m，故z=1.0

28、s风荷载体型系数迎风时s1=+0.8，背风时s2=-0.5，则s=0.8+0.5=1.3z风压高度变化系数，地面粗糙度为B类w0基本风压0.35kN/m2hi，hj上下层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍;B计算单元迎风面的宽度，B=7.2m.表6 各层楼面处集中风荷载标准值h离地高度z/m(kN/m2)/m/m/m519.81.031.911.30.354.5324.17416.20.961.831.30.354.54.525.90312.60.891.751.30.354.54.522.96290.741.731.30.354.54.519.0915.40.741.551.30.354.54.

29、516.91二、风荷载作用下的位移验算位移计算时，各荷载均采用标准值.1.侧移刚度D，见下表3表7 侧移刚度 构件名称A轴柱7.46/6.89=1.080.51319200.90B轴柱（7.46+2.9）/6.89=1.500.57121371.70C轴柱（7.146+2.9）/6.89=1.460.56621184.60D=61757.2KN/m表8 横向2-5层D值的计算构件名称A轴柱（27.46）/（29）=0.830.29324415.70B轴柱（7.46+2.9）2/（29）=1.150.36530416.70C轴柱（7.146+2.9）2/（29）=1.120.35929916.7

30、0D=8474KN/m2风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算j=Vj/Dij(3-2)j层侧移 uj=(3-3)顶点侧移u=(3-4)框架在风荷载作用下侧移的计算见表3-4。表9 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算层次wi（KN/m）vj57.6723.05108333.500.000211/1714247.2830.33108333.500.000281/1058836.6436.97108333.500.000341/1058826.3943.36108333.500.000401/900016.9250.2880696.100.000621/6667u

31、j=0.0021m;1/66671/550满足要求侧移验算：对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比的限值为1/550。本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为1/6667，满足：1/66671/550要求，框架抗侧移刚度足够。 2风荷载标准值作用下的内力计算一、框架在风荷载(从左向右吹)下的内力用D值法进行计算，其步骤为：1求各柱反弯点处的剪力值；2求各柱反弯点高度；3求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；4求各柱的轴力和梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力为：(3-5)(3-6)其中为第i层楼面处集中风荷载标准值，为第i层第m根柱的抗侧刚度。表10 A轴框架柱反弯点位置层号h/m53.60.830.

32、450000.451.6243.60.830.450000.451.6233.60.830.450000.451.6223.60.830.5000-0.0250.481.7114.70.5130.750-0.0100.743.48表11 B轴框架梁柱反弯点位置层号h/m53.61.150.460000.461.6643.61.150.460000.461.6633.61.150.460000.461.6623.61.150.5000-0.00150.501.814.71.50.660-0.001500.662.38表12 C轴框架梁柱反弯点位置层号h/m53.61.120.450000.451

33、.6543.61.120.450000.451.6533.61.120.450000.451.6523.61.120.4900-0.00150.491.7914.71.460.660-0.001500.652.37表13 D轴框架梁柱反弯点位置层号h/m53.60.790.450000.451.6243.60.790.450000.451.6233.60.790.450000.451.6223.60.790.500000.501.814.71.040.650000.652.37框架各柱的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程如下表3-7和3-8。Mc上=Vim（1-y）h(3-7)Mc下=Vi

34、myh(3-8)中柱Mb左j=(3-9) Mb右j= (3-10) 边柱 (3-11)表14 风荷载作用下A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层次/523.05108333.524416.70.2255.211.6210.318.4415.35430.33108333.524416.70.2256.821.6213.5011.0521.95336.96108333.524416.70.2258.321.6216.4713.4827.52243.35108333.524416.70.2259.751.7118.8516.2532.33150.2780696.119200.90.23511.813.4

35、814.4141.1033.66 表15 风荷载作用下B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层次/523.05108333.530416.70.286.451.6612.510.713.55.36430.33108333.530416.70.288.491.6616.414.119.47.72336.96108333.530416.70.2810.31.6620.017.124.49.71243.35108333.530416.70.2812.11.821.821.827.911.0150.2780696.121371.70.2613.32.3831.930.738.415.2表16 风荷载作用下C

36、轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层次/523.05108333.529916.70.2766.361.6512.410.45.5013.1430.33108333.529916.70.2768.371.6516.313.87.9118.9336.96108333.529916.70.27610.21.6519.816.89.9423.7243.35108333.529916.70.27611.91.7921.621.411.327.1150.2780696.121184.60.26313.22.3730.831.315.436.8表17 风荷载作用下D轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层次/523.05108333.523583.40.2185.031.6210.008.1514.82430.33108333.523583.40.2186.611.6213.1010.7121.25336.96108333.523583.40.2188.061.6215.9613.0626.67243.35108333.523583.40.2189.451.8017.0117.0130.07150.2780696.118938.90.23511.82