广西大学土木工程毕业设计计算说明书（精）.doc

第一章 工程概况1.1 设计资料（1） 工程名称：PG县养老院老年人公寓（2） 地理位置：南宁市PG县（3） 建筑概况：楼层数3层，建筑总高度13.200m，室内外高差0.300m。（4） 温度：年平均气温22°，最冷月平均气温13°，最热月平均气温28°。（5） 主导风向：夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。（6） 水文条件：地下水无侵蚀性，在地表以下6m。（7） 地基承载力特征值220kpa.（8） 抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度设防，抗震构造措施提高一度。（9） 材料使用： 混凝土：柱采用C30级，梁板采用C25级。 钢筋：梁柱受力筋为HRB400，箍筋HPB335 墙体：煤渣砖 门窗：铝合金门窗1.2 目标及要求目标：毕业设计的全过程中，学生在教师指导下，通过毕业设计的实践，运用所学理论知识解决工程实践问题，提高分析问题和解决问题的能力，经受实际工程设计的锻炼，通过实践工程的结构设计，初步掌握其设计原则、方法和步骤，并获得设计技能的基本训练。学生必须严格要求自己，充分发挥自己的积极性和主动性，在规定的时间内完成毕业设计各部分所规定的任务。 要求：对结构体系和结构形式进行定性的分析比较，手工完成各层结构布置、梁板柱等结构截面初选，楼板荷载计算及一块楼板配筋设计，手算完成第J1/D轴一榀框架板梁柱荷载(手算，结构内力及采用PKPM）及绘图(纵剖面法），PKPM整体建模（含全部楼层、梁柱配筋按平法），完成基础平面图及所计算框架柱下内力及配筋计算（手算），并绘制5b-5轴基础大样图，完成施工组织设计，结构与施工设计说明书编写。第二章 结构布置2.1 结构选型 多层及高层建筑常用的结构体系有：混合结构，框架结构，剪力墙结构，筒体结构，框架-剪力墙结构、巨型结构。根据工程设计的原始资料和设计任务要求，综合各种施工技术、经济条件，建筑工艺要求，确定建筑结构体系，对其进行总体结构布置，尽量满足安全、经济。适用的要求。各自的特点如下所列：1、 混合结构 混合结构的特点为：主要承重用砖或砌块砌筑；造价低廉，施工简单，保温隔热效果好；但砌体强度较低，利用砖墙承重时，房屋的层数受到限制。一般六层及六层以下的楼房，如住宅，办公室，医院等民用建筑及中小型工业建筑都适用混合结构。2、 框架结构体系 框架是由梁、柱构件通过节点连接组成的杆件体系，节点全部或大部分为刚性连接，由梁、柱承受竖向荷载和水平荷载，墙仅起分隔维护作用。框架结构是最常见的竖向承重结构，其具有以下优点：整体性和抗震性较混合结构和内框架承重结构要好，而且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型；框架结构可分为板、梁、柱体系和板、柱体系两种形式。现浇板、梁、柱体系的结构整体刚度大，构件断面可以比较小；对空间净高的影响也小，因而可以形成较大的使用空间。施工较为方便，较为经济。特别适合于在办公室、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。3、 剪力墙结构体系 剪力墙结构体系主要有墙体承受全部水平作用和竖向荷载，在承受水平荷载作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁，因此其结构刚度较框架结构大，空间整体性较好，具有良好的抗震性能。适用于开间较小、墙体较多、房间面积不大的建筑，如住宅和旅馆。4、 框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系，这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，广泛应用于高层办公室建筑和旅馆建筑中。本工程为六层仓库，有裙房和主体，开间较大，建筑造型有特色，不规则。参考以上各种结构体系的分析，本工程适宜使用钢筋混凝土现浇框架结构体系。（1） 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。（2） 屋面结构：采用现浇混凝土（3） 楼面结构：2.2 结构平面布置结构平面布置应满足以下原则：（1） 满足使用要求，并尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致；（2） 满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行；（3） 结构应尽可能简单，规则，均匀，对称，构件类型少；（4） 妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震因素对建筑的影响；（5） 施工简便；（6） 经济合理；本工程平面工程结构布置图详见附图。2.3 结构竖向布置 由于本建筑层数少，竖向荷载比较小，地质条件良好，可以将各层柱子截面尺寸统一布置，上下层柱子截面尺寸不变。2.4 变形缝设置 由于本建筑分前后两部分， 故需要在施工工程在其相交处设置沉降缝，减少两个建筑沉降的影响，位置为1/D双柱之间，缝宽为100mm。 本建筑按7度抗震设防，抗震措施提高一度，不设抗震缝。 2.5 梁截面尺寸估算 2.5.1 梁截面尺寸估算 框架梁按连续梁 简支梁确定截面高度，按确定截面宽度，梁截面宽度不宜小于200mm,梁截面高宽比不宜大于4，梁净跨与梁截面高度比不小于4。跨度为6000mm框架梁KL1（主梁）截面估算：=×6000=300500mm,取则×500=250333mm, 取。跨度为4200mm框架梁KL2（次梁）截面估算：=×4200=210350mm，取则×300=150200mm，取 。跨度为2500mm梁KL3（二级次梁）截面估算：=×2500=167250mm，取则×250=125167mm，取 。 G、J、E、1/D轴截10轴处梁KL4截面估算：与主梁相连，宽度不变，h×b=300mm×300mm。2.5.2 柱截面尺寸估算柱截面尺寸一般由满足抗震要求的柱轴压比确定：公式中，：混凝土轴心抗压强度设计值；：柱中轴向力，可按=（1.11.2）计算；：柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值，求时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25或近似取1214进行计算。：柱轴压比限值，按抗震等级确定。根据建筑设计总说明，本教学楼设计抗震设防烈度为7度，建筑高度13.2m,属于多层框架结构，属于乙类建筑，由建筑抗震设计规范（GB50011-2010），本建筑为地上三层框架，所以本建筑抗震等级为三级。可知轴压比为0.85。框架柱选用C30混凝土，查表得=14.3。（1）框架梁KZ11/D交11轴处柱有最大受荷面积 S=（1500+2100）×（3100+2450）=19.62=14×20×3=840kNN=1.28×840=1075.2kN柱混凝土强度为C30，=14.3N/，又柱最小截面尺寸不小于400mm（抗震规范2010 6.3节）所以取柱子截面尺寸为。（2） 走廊外梁KZ21/D交11轴处柱有最大受荷面积 S=4200×900=3.78=14×4×3=168kNN=1.28×168=215kN柱混凝土强度为C30，=14.3N/，又柱最小截面尺寸不小于400mm（抗震规范2010 6.3节）所以取柱子截面尺寸为。2.5.3 板尺寸估算根据规范，板的厚度按板短边估算，即3500=100140 mm，因此板厚度统一取120mm。2.5.4 校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求（1） 按照构造要求，框架柱截面高度不宜小于400mm, 宽度不宜小于400mm。（2） 为避免发生剪切破坏，柱净高与截面之比宜大于4.取较小层高3.3米来进行验算。KZ1:则KZ2也满足要求。 2.6 确定框架计算简图 框架的计算单元如图1所示。取轴1/D-J所在的框架进行计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面轴心之间的距离。建筑立面图中，一层楼板顶面与齐平，室外地坪标高-0.300m，每层层高3300mm。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础顶面伸入地面的距离取为500mm，即3300+500=4100mm,由此可汇出框架梁的计算简图。 图1 轴1/D-J框架计算简图2.6.1 梁柱线刚度计算 在计算框架梁截面惯性矩时应考虑到楼板的影响。在框架梁两端节点附近，梁受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小。而在框架梁的跨中，梁受正弯矩，楼板处于受压区形成T形截面梁，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较大。在工程中为简便起见，仍假定梁的截面惯性矩沿轴线不变，对现浇楼盖，中框架取,边框架取。轴1/D-J框架为中框架，因此取为。（1） 梁线刚度计算（混凝土等级C25）左跨梁300×300中跨梁300×500右跨梁（2）柱线刚度计算（混凝土等级C30级）中柱底柱400×500边柱底柱400×400中柱余柱400×500边柱余柱400×400令中柱余柱，则其余各杆杆件相对线刚度为边柱余柱边柱底柱中柱底柱左跨梁中跨梁右跨梁框架梁柱线刚度如图2所示。 图2梁柱相对刚度第三章 荷载计算 此处荷载均按标准值计算。3.1荷载标准值计算3.1.1板荷载（1）上人屋面35厚490×490C20预置钢筋混凝土板 M2.5砂浆砌一侧一平砖带高180中距500 0.115×0.053×0.24+0.115×0.053×0.5×18 /(0.5m） =0.3253厚高聚物改性沥青防水卷材、3厚高聚物改性沥青防水涂料 20厚水泥砂浆找平层 局部建筑找坡20厚（最薄处）2%坡 干铺120厚水泥聚苯板 合计：（2）不上人屋面20厚水泥砂浆找平层 局部建筑找坡20厚（最薄处）2%坡 干铺120厚水泥聚苯板 合计： （3）标准层楼面、走廊10厚地砖 20厚干硬性水泥砂浆 1.2厚干硬性水泥防水涂料 最薄处15厚水泥砂浆 现浇钢筋混凝土板 合计：3.1.2梁自重（1）主梁梁自重 15厚混合砂浆 合计：（2） 次梁梁自重 15厚混合砂浆 合计：（3） 二级次梁梁自重 15厚混合砂浆 合计：（4） J、G、E、1/D轴截10轴梁梁自重 15厚混合砂浆 合计： 3.1.3墙体自重（1） 女儿墙：墙高1400mm，墙厚200mm，100mm混凝土压顶压顶 混凝土空心砌块 内墙涂料（刮腻子墙面） 外墙涂料 合计： （2） df墙：混凝土空心砌块内隔墙、分户墙（200厚）混凝土空心砌块 内墙涂料 卫生间墙面（防水砂浆墙面） 踢脚 合计：（3） ad、de墙：混凝土空心砌块内隔墙、分户墙（200厚）混凝土空心砌块 内墙涂料 卫生间墙面 踢脚 合计：（4） be墙：混凝土空心砌块内隔墙、分户墙（200厚）混凝土空心砌块 内墙涂料 卫生间墙面 踢脚 合计：（5） be墙门处线荷载：卫门M1021混凝土空心砌块 内墙涂料 卫生间墙面 门 合计：（6） be、fg、cg墙：外墙（200厚）烧结页岩多孔砖 内墙涂料 涂料外墙面 踢脚 合计：（7） fg墙窗处线荷载：窗M2718混凝土空心砌块 内墙涂料 外墙涂料 窗 遮阳板 1.25踢脚 合计：（8） bc墙门处线荷载：门M1327混凝土空心砌块 内墙涂料 外墙涂料 门 遮阳板 1.25 合计：（9） ab墙：外墙烧结页岩多孔砖 卫生间墙面 外墙涂料 踢脚 合计：（10） ab墙窗处线荷载：窗C0909混凝土空心砌块 内墙涂料 外墙涂料 窗 踢脚 合计： 3.1.3其他构件自重（1） 栏杆、底梁 （2）刚框玻璃窗 （3） 夹板门 （4） 遮阳板 1 .253.2 活荷载标准值按规范定活荷载标准值：根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012），可知工业建筑楼面活荷载标准值： 上人屋面： 不上人屋面 卫生间： 楼梯： 走廊： 房间： 第四章 荷载计算 本章中每个图中的符号仅表示本图中的意义，不同的图中有相同的符号，但数值和意义是不同的。为方便荷载效应组合，以下所有的计算简图中的荷载均采用标准值。双向板沿两个方向传给支撑梁的荷载划分是从每一个区格板的四角作与板边成45°的斜线与平行与长边的中线相交，将整块板分为四个板块。因此双向板传递给支撑梁的荷载分布为双向板长边支撑梁上荷载呈梯形分布；短边支撑梁上荷载呈三角形分布，对于梁的自重或直接作用在梁上的其他荷载按实际情4.1 梁板传荷载4.1.1竖向荷载下框架受荷总图屋面1、 次梁ab恒载计算2、次梁ab活载计算3、二级次梁cd恒载计算4、二级次梁cd活载计算5、主梁ef300mm×500mm恒载计算6、主梁ef300mm×500mm活载计算7、次梁jm恒载计算8、次梁jm活载计算9、次梁kn、hp恒载计算10、次梁kn、hp活载计算11、次梁tk恒载计算12、次梁tk活载计算13、次梁gh恒载计算14、次梁gh活载计算15、次梁ir恒载计算16、次梁ir活载计算2、 故标准层荷载的竖向受力图为4.1.2竖向荷载下框架受荷总图楼面楼面梁：恒载=梁自重+板传恒载+墙体荷载 活载=板传活载1、 次梁ab恒载计算2、 次梁ab活载计算3、 二级次梁cd恒载计算4、 二级次梁cd活载计算5、 主梁ef恒载计算6、 主梁ef活载计算7、 次梁jm恒载计算8、 次梁jm活载计算9、 次梁kn、hp恒载计算10、 次梁kn、hp活载计算11、 次梁tk恒载计算12、 次梁tk活载计算13、 次梁gh恒载计算14、 次梁gh活载计算15、 次梁ir恒载计算16、 次梁ir活载计算2、 故顶层荷载的竖向受力图为 第五章 框架内力图计算 5.1 恒荷载迭代法最终弯矩-18.46 -0.151-19.19719.197-0.055-56.09 -0.193-74.44175.697-0.1948.22 -0.064-27.4824.256-0.16921.45 -0.3492.10 3.47 -0.25212.17 -10.39 -0.246-3.50 -2.85 -0.3314.86 5.575.5715.89 1.781.78-13.46 -6.35-6.35-5.58 5.951.09 -11.52728.23717.221.33 -60.4967.09-16.29 -2.83 -37.3315.506-6.68 -1.10 10.815.9533.11 17.22-29.75 -16.29-12.26 -6.68 7.0418.55-19.12-7.78-0.206-0.167-0.165-0.199-12.81 -0.088-13.40813.408-0.037-27.50 -0.129-89.90987.089-0.12736.68 -0.043-15.15114.325-0.10214.33 -0.2060.47 0.29 -0.1671.02 -2.18 -0.165-0.74 -0.56 -0.1991.09 0.760.761.33 -1.16-1.16-2.83 -1.3-1.3-1.10 3.45 2.36 -12.1814.466.73 5.40 -09.04983.739-4.63 -6.50 -17.1912.47-3.59 -2.49 4.54 3.45 8.06 6.73 -12.16 -4.63-4.69 -3.595.8112.13-15.83-6.08 -0.224-0.179-0.177-0.216-12.81 -0.096-13.40813.408-0.039-27.50 -0.138-40.31951.829-0.13636.68 -0.046-15.15114.325-0.1114.33 -0.181.01 1.18 -0.1444.16 -5.00 -0.141-1.69 -1.27 -0.1741.90 2.192.194.34 -0.84-0.84-5.18 -2.96-2.96-2.01 1.90 -10.2116.784.34 -3745.49-5.18 -19.810.1-2.01 3.80 8.68 -10.36 -4.02 5.2 活荷载迭代法最终弯矩-1.56 -0.151-1.6121.612-0.055-9.27 -0.193-10.88211.138-0.197.24 -0.064-3.8993.322-0.1693.05 -0.34900.47-0.2521.64 -1.25 -0.246-0.42 -0.27 -0.3310.01 0.470.472.14 0.390.39-1.62 -0.69-0.69-0.54 1.071.06 -1.1422.5524.172.03 -8.85210.278-3.62 -2.00 -5.0092.362-1.55 -1.01 1.081.076.31 4.13-5.24 -3.62-2.09 -1.55-1.1426.2-5.62-2.56-0.206-0.167-0.165-0.199-6.76 -0.089-7.1517.151-0.037-15.97 -0.129-23.11923.46-0.12715.36 -0.043-8.1057.351-0.1027.35 -0.2060.46 0.45 -0.1671.57 -1.54 -0.165-0.52 -0.52 -0.1991.06 0.910.912.03 0.030.03-2.00 -1.04-1.04-1.01 2.20 1.14 -5.7818.5114.80 2.77 -21.51921.95-4.63 -2.63 -9.6655.791-2.23 -1.22 3.26 2.26.83 4.8-6.63 -4.63-3.24 -2.233.347.57-7.26-3.45 -0.224-0.179-0.177-0.216-6.76 -0.096-7.1517.151-0.039-15.97 -0.138-23.11923.46-0.13615.36 -0.046-8.1057.351-0.117.35 -0.180.49 0.60 -0.1442.14-2.02-0.141-0.68 -0.62 -0.1740.92 1.091.092.23 0.120.12-2.10 -1.3-1.3-0.98 0.92 -5.5718.8412.23 -20.85921.56-2.10 -10.0855.431-0.98 1.844.46-4.20-1.965.3恒载弯矩图5.4恒载剪力图5.5恒载轴力图5.6活载弯矩图5.7活载剪力图5.8活载轴力图5.9风荷载弯矩图 第六章 风荷载计算6.1 节点集中力简化计算 本以右风荷载作用下的情况举例计算风荷载作用。下面选择建筑物正立面为迎风面计算风荷载：为了简化计算，作用在外墙面上的均布荷载可用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载代替。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值为 式中基本风压，按南宁市区基本风压：；风压高度变化系数，地面粗糙度C类；风荷载体型系数，矩形平面建筑（）,查得=1.3；风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用（n是建筑层高）估算，大约为0.24s<0.25s, 且本建筑高度小于30m，且高宽比H/B=13.2/26.8<1.5,故不考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，取=1；下层柱高，底层柱高=3.3+0.3=3.6m；上层柱高，对顶层为女儿墙高度； B 迎风面的宽度，B=3.6m 。6.1.1 计算各层楼面处集中力风荷载标准值右边 各层楼面处集中力风荷载标准值计算过程详见下表：表6-1 各层楼面处集中力风荷载标准值层号离地高度（m）310.20.651.01.30.354.11.52.43726.90.651.01.30.353.33.33.51413.60.651.01.30.353.33.33.6736.2 风荷载作用下的位移验算 6.2.1 侧移刚度D 表6-2横向2-3层 D值计算构件名称1/D轴柱0.430.1773784E轴柱0.990.33113824G轴柱1.030.3414200J轴柱0.510.20343406.2.2 框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间位移可按下式计算：式中，第j层的总剪力；第j 层所在柱的抗侧移刚度之和；第j层的层间侧移；第一层的层间侧移求出之后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见表6-5。表6-3 风荷载作用下框架侧移计算层号32.4372.437361480.0000671/4894923.5145.951361480.0001651/2004513.6737.912328860.000241/17078m侧移验算：层间侧移最大值 1/17078<1/550（满足要求）6.3 风荷载作用下的内力计算框架在风荷载作用下（从右往左吹）的内力用修正D值法进行计算。其步骤为：（1） 求各柱子反弯点处的剪力值；（2） 求各柱子反弯点高度；（3） 求各柱的杆端弯矩以及梁端弯矩；（4） 求各柱的轴力和梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力：，见表6-1。框架柱反弯点位置，计算结果见表6-5。6.3.1 框架柱剪力计算 框架柱剪力计算见表6-7。 表6-4 框架柱剪力计算层号层剪力（KN）717.41 0.6190.381 10.786.63634.260.2570.4890.2548.816.768.7549.790.2570.4890.25412.824.3512.65463.10.2570.4890.25416.2230.8516.03375.030.2570.4890.25419.2836.6919.06291.340.1870.5330.28017.0848.6825.581107.380.2560.4920.25227.4952.8327.066.3.2 框架柱反弯点高度计算 各框架柱反弯点位置计算见表6-5表6-8 表6-5 1/D轴框架柱反弯点位置层号 33.30.430.26500-0.010.2550.84223.30.430.4500-0.010.441.45214.10.540.73500-0.010.7252.973表6-6 E轴框架柱反弯点位置层号 33.30.990.3500-0.010.341.1223.30.990.4500-0.010.441.4514.11.240.60500-0.00760.602.46表6-7 G轴框架柱反弯点位置层号 33.31.030.3500-0.00970.341.1223.31.030.4500-0.00970.441.4514.11.290.58600-0.00710.5792.37表6-8 J轴框架柱反弯点位置层号 33.30.510.3000-0.0010.2990.9923.30.510.4500-0.0010.4491.4814.10.630.7000-0.010.692.836.3.3 风荷载作用下各柱剪力和弯矩计算表6-11 风荷载作用下A轴框架柱剪力和弯矩计算层号/KN/(KN/m)(KN/m)3