行政机构办公楼结构计算书.doc

XX市地震局办公楼建筑结构设计摘 要这份毕业设计主要包括建筑设计部分和结构设计部分，建筑设计部分主要包括了建筑物平面、外观立面、剖面、房间布置、各节点详图、各部位做法等方面；结构设计方面包括了结构的布置、基础设计、结构部件的配筋;具体包括梁板设计、楼梯间计算、内力组合、框架配筋、基础设计等方面。该设计历时11周，运用了大学期间所学各科知识，如房屋建筑学、力学、混凝土结构设计、土力学等诸多书籍；在参考文献方面主要以现行规范为依据进行设计，力求做到理论与现实的相结合。该设计建筑物采用“一”字型，外观线条均匀流畅，不拖泥带水。该设计也有拐角部分，棱角分明，使整装建筑物不乏单调之意。关键词：结构，框架，内力，组合，基础Seismological Bureau of Luoyang City office buildingABSTRACTThe structural design aspect has included the structure arrangement, the foundation design, structural element's reinforcing bars and so on. This design lasted 11 weeks, have utilized university period study various branches knowledge, like house architecture, mechanics, concrete structure design, soil mechanics and so on many books; Mainly carries on the design in the reference aspect take the present standard as the basis, makes every effort to achieve the design and the reality trail connection. This design building use “one” font, outward appearance line even smooth, is not loathsome. Although is “one” the design but has windingly obvious, the edges and corners are distinct, not obviously building monotonous meaning. This design main intention lies in serves as contrast a young school the historicity, besides the wall surface uses brick red face brick obviously plain, by prominent school historical atmosphere.KEY WORDS: Structure, framework, internal force, combination, foundation目录前言1第1章 结构计算参考值21.1梁柱截面尺寸的估算21.1.1梁截面尺寸的估算21.1.2 柱截面尺寸的估算31.2 计算数据31.2.1结构计算中所用到的材料自重31.2.2 楼面均布活荷载标准值4第2章 板的计算52.1 板厚的确定52.2 荷载计算（取1m板宽为计算单元）52.3 内力计算6第3章 楼梯计算203.1 材料203.2 楼梯板的计算203.2.1确定板厚203.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）203.2.3内力计算213.2.4截面配筋计算213.3平台板的计算223.3.1荷载计算223.3.2内力计算223.3.3截面配筋计算223.4平台梁的计算233.4.1荷载计算233.4.2内力计算233.4.3截面配筋计算24第4章 恒荷载作用下内力计算254.1设计基本资料254.2框架计算简图254.2.1 确定框架的计算简图254.2.3 计算梁柱的线刚度264.3恒荷载作用下的内力计算274.3.1 屋面恒荷载274.3.2 楼面恒荷载284.3.3梁端集中力计算284.3.4框架梁端附加弯矩的计算304.3.5弯矩计算304.3.6计算梁端剪力、柱端剪力344.3.7计算柱的轴力37第五章 活荷载作用下的内力组合395.1活荷载作用下的内力计算395.1.1 均布荷载395.1.2梁端集中力395.1.3计算框架梁端附加弯矩395.2弯矩计算395.2.1节点弯矩分配系数405.2.2计算固端弯矩405.2.3弯矩分配及传递405.2.4 绘弯矩图425.3计算梁端剪力、柱端剪力425.3.1 梁端剪力425.3.2 柱端剪力435.3.3 绘剪力图445.4 计算柱的轴力445.4.1 柱端轴力445.4.2 绘轴力图45第6章 风荷载作用下的内力计算466.1 基本数据计算466.2 计算框架各节点上风荷载标准值466.3 计算各柱剪力值466.4 计算弯矩486.4.1 计算各柱反弯点高度486.4.2 计算各柱的弯矩496.4.3 计算各梁端弯矩496.5 计算各梁端剪力506.6 计算各柱轴力506.7 绘内力图51第7章 左地震荷载下的内力计算537.1重力荷载代表值计算537.1.1 屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值537.1.2 屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值537.1.3 梁柱的自重537.1.4 柱的自重547.1.5 墙体的自重547.1.6 门窗的自重567.1.7 各层的荷载的组合577.2 水平地震作用下框架结构的内力计算577.2.1 横向框架柱的侧移刚度D值577.2.2 横向框架自震周期587.2.3 横向框架水平地震作用及楼层地震剪力597.2.4 横向框架水平地震作用位移验算607.3 水平地震作用横向框架的内力分析617.3.1横向框架柱端剪力617.3.2 计算各柱的弯矩617.3.3 计算各梁端弯矩627.3.4 计算各梁端剪力637.3.5 计算各柱轴力637.3.6 绘制内力图：64第8章 框架内力组合及配筋668.1框架内力组合668.1.1荷载组合应考虑以下五种情况：668.1.2不利内力组合668.1.3 跨中弯矩的计算668.2框架梁配筋678.2.1框架梁内力组合688.2.2 组合控制截面的内力计算688.2.3框架梁配筋计算698.3.框架柱截面设计738.3.1 轴压比验算738.3.2 柱配筋计算746.3.3截面验算75第9章 基础计算779.1基础J-1779.1.1埋置深度779.1.2地基承载力特征值779.1.3初定基础底面积和地基承载力验算779.1.4软弱下卧层验算787.1.5基础设计799.2基础J-2819.2.1初定基础底面积和地基承载力验算819.2.2确定联合基础的尺寸829.2.3基础设计83结论86谢 辞87参考文献88附录89外文资料翻译93前言本工程为洛阳市地震局办公楼，总建筑面积4188.05，总高度18.6。为四层框架结构局部五层，结构安全等级为二级，地震设防烈度为7度，耐久年限为50年。本着适用、安全、经济、美观的方针，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，恰当确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等，恰当确定结构选型，合理选择建筑材料。整个办公楼平面体型设计为“一”型，总长度为54，为内廊式；底层层高为3.6，标准层层层高为3.6，顶层层高为4.2，室内外高差为0.60；立面采用单个窗户，外墙面采用天蓝色、青绿色外墙漆，柱子采用乳白色外墙漆，楼梯和台阶采用暗红色花岗石，使整个办公楼建筑物与周围环境、各种外部条件协调一致，体现了办公楼的特色。满足了各种物质技术条件，具有良好的卫生条件和保温隔热、隔声性能，良好的安全度、耐久性和使用寿命。第1章 结构计算参考值1.1梁柱截面尺寸的估算1.1.1梁截面尺寸的估算楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按梁跨度的（1/121/8）估算。（1）横梁a: 截面的高度取1/121/8的跨度（为满足承载力、刚度及延性要求） h =（1/121/8）×7200600900， h =（1/121/8）×2400200300， 则边跨梁高度： h=700b: 梁截面宽度可取1/31/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于 250。 b =（1/31/2）×700=233350 则边跨梁宽度：b300（2） 纵梁：a: 截面的高度：1/121/8的跨度（为满足承载力、刚度及延性要求） h =（1/121/8）×7200600900， 则边跨梁高度： h=700b: 梁截面宽度可取1/31/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于 250。 b =（1/31/2）×700=233350 即截面宽度： 300 由此估算的梁截面尺寸见表2.1。表2.1中还给出了各层梁柱和板 的混凝土强度等级，其设计强度C30 (,)。表2.1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）AB跨，CD跨BC跨1-5C25300×700300×400300×700250×6001.1.2 柱截面尺寸的估算柱组合的轴压力设计值；考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；按简支状态计算的柱的负荷面积，由结构平面布置图可知边柱及中柱的负荷面积分别为和；折算在建筑面积上的重力荷载代表值，近似取12 kN/mm2；截面以上楼层层数；柱截面面积；框架柱轴压比限制，结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素，可确定该工程的抗震等级为三级，查轴压比限值表可得其轴压比限值为=0.9；混凝土轴心抗压强度设计值。根据公式可得第一层柱截面面积为:边柱 中柱 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为404mm和458mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计15层柱截面尺寸为500mm500m。1.2 计算数据1.2.1结构计算中所用到的材料自重 钢筋混凝土: 25 KN/ 水泥砂浆: 20KN/ 加气混凝土砌块: 11.8KN/ 混合砂浆: 17KN/ 陶瓷地砖楼面: 0.7KN/ 花岗石楼面: 1 .16 KN/ 塑钢窗: 0.45 KN/ 保温防水层自重: 2.20 KN/1.2.2 楼面均布活荷载标准值 办公楼: 2.0 KN/ 卫生间: 2.0 KN/ 不上人屋面: 0.5 KN/ 一般资料档案室: 2.5 KN/ 走廊、门厅、楼梯: 2.5 KN/第2章 板的计算2.1 板厚的确定 ， 按双向板设计，且 ， ，按单向板设计 ，且综上 楼板厚度统一为100mm2.2 荷载计算（取1m板宽为计算单元） 陶瓷地砖面层重 : 钢筋混凝土板重 : 混合砂浆顶棚重 : 恒荷载标准值 : 恒荷载设计值 : 活荷载标准值 : 活荷载设计值 : 总荷载设计值 : 活荷载标准值 : 活荷载设计值 : 总荷载设计值 : 2.3 内力计算 标准层楼板区格划分：图2-1 板区格划分其中双向板有A、B、C、D单向板有E、F、G、H、I、J其中H、C、I、J、D活荷载标准值为: 其中A、B、E、F、G活荷载标准值为: 1. 板A （1）跨中弯矩g+q/2 四边固定 查表 q/2 三边简支一边固定 查表 （2）支座弯矩因，查得： 则：; (3) 截面配筋计算截面有效高度： 短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面 表4-1 板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()配筋实配 （4）最小配筋率验算： 故取则配筋符合要求2. 板B (1) 跨中弯矩g+q/2 四边固定一边简支查表 q/2 两边简支两边固定查表 (2) 支座弯矩因，四边固定查得：则：; （3）截面配筋计算: 截面有效高度：短边方向跨中截面 长边方向跨中截面 支座截面 表2-2 板截面配筋计算截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()配筋实配（4）最小配筋率验算： 故取则配筋符合要求3. 板C 活荷载标准值 : (1) 跨中弯矩g+q/2 四边固定一边简支查表 , q/2 三边简支一边固定查表 , (2) 支座弯矩因，四边固定查得：则：; (3) 截面配筋计算截面有效高度：短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面 表2-3 配筋计算表截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()配筋实配 （4）最小配筋率验算： 故取则配筋符合要求4. 板D 活荷载标准值 : (1) 跨中弯矩g+q/2 四边固定查表利用内差法计算得 , q/2 四边简支查表利用内差法计算得 , (2) 支座弯矩 因，四边固定查表由内差法计算得：则：;(3) 截面配筋计算截面有效高度：短边方向跨中截面长边方向跨中截面支座截面 表2-4 配筋计算表截面跨中短向跨中长向支座短向支座长向M()配筋实配 （4）最小配筋率验算： 故取 则配筋符合要求5. 连续跨单向板EFFE恒荷载标准值 : 活荷载标准值 : 总荷载设计值由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合则取框架梁截面宽度b=300mm，次梁截面宽度b=250mm中间跨边跨可按等跨连续板计算内力，板的计算简图如图 图4-2 计算简图(1) 弯矩设计值计算对于图中板各控制截面的弯矩设计值计算 （2）截面的配筋计算 截面的有效高度表2-5 配筋计算表截面A1B2CM()配筋实配（3）板截面受剪承载力验算最大建立设计值发生在内支座其值为对于不配箍筋和弯起筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应 符合下列规定：代入故板的斜截面受剪承载力满足要求。6. 两跨单向板GG恒荷载标准值 : 活荷载标准值 : 总荷载设计值由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合则取跨度可按等跨连续板计算内力，板的计算简图如图 图2-3 计算简图 （1） 弯矩设计值计算对于图中板各控制截面的弯矩设计值计算 （2）截面的配筋计算 截面的有效高度表4-6 配筋计算表截面A1BM()配筋实配（3）板截面受剪承载力验算最大建立设计值发生在内支座其值为对于不配箍筋和弯起筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应 符合下列规定：代入故板的斜截面受剪承载力满足要求。7. 两跨单向板HH 恒荷载标准值 : 活荷载标准值 : 总荷载设计值 由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合 则取 跨度 可按等跨连续板计算内力，板的计算简图如图 图2-4 计算简图（1) 弯矩设计值计算对于图中板各控制截面的弯矩设计值计算 （2）截面的配筋计算 截面的有效高度截面A1BM()配筋实配表2-7 配筋计算表（3）板截面受剪承载力验算最大建立设计值发生在内支座其值为对于不配箍筋和弯起筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应 符合下列规定：代入故板的斜截面受剪承载力满足要求。8. 单跨单向板I、J恒荷载标准值 : 活荷载标准值 : 总荷载设计值由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合则取跨度板的计算简图如图 图2-5 计算简图（1）弯矩设计值计算对于图中板各控制截面的弯矩设计值计算（2）截面的配筋计算截面的有效高度表2-8 配筋计算表截面A1M()配筋实配（3）板截面受剪承载力验算最大建立设计值发生在内支座其值为对于不配箍筋和弯起筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：代入故板的斜截面受剪承载力满足要求。第3章 楼梯计算3.1 材料本设计采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级（）;平台梁中受力钢筋采用级（），其余采用级（）基本数据：3.2 楼梯板的计算3.2.1确定板厚 取板厚3.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）楼梯斜板的倾角：1. 恒荷载计算踏步30mm花岗石面层重：踏步自重 ：斜板自重 ：20mm混合砂浆板底抹灰 ：恒荷载标准值 ：恒荷载设计值 ：2. 活荷载计算活荷载标准值 ：活荷载设计值 ：总荷载设计值 ：3.2.3内力计算计算跨度：跨中弯矩：3.2.4截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为根据构造要求：且故分布钢筋选用;支座负筋选用；3.3平台板的计算3.3.1荷载计算1. 恒荷载计算30mm花岗石面层重：100mm平台板自重：20mm混合砂浆板底抹灰：恒荷载标准值：恒荷载设计值：2. 活荷载设计值活荷载标准值：活荷载设计值：总荷载设计值：3.3.2内力计算计算跨度：跨中弯矩：3.3.3截面配筋计算最小配筋率验算： 即取则即取=故选配纵向受力钢筋为根据构造要求：且故分布钢筋选用3.4平台梁的计算3.4.1荷载计算梯段板传来的荷载 ：平台板传来的荷载 ：平台梁自重 ：20mm混合砂浆抹灰重：总荷载设计值 ：3.4.2内力计算计算跨度： 取两者较小者 跨中弯矩支座剪力3.4.3截面配筋计算 1、正截面承载力计算最小配筋率验算： 即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为2、斜截面承载力计算即截面尺寸满足要求即按构造配筋，选箍筋为双肢箍，则则 取沿全梁均匀布置箍筋 第4章 恒荷载作用下内力计算4.1设计基本资料抗震设防烈度：7度基本风压：材料：梁柱混凝土均选用级（）梁柱受力钢筋均选用级（）箍筋均选用级（）取一榀完整结构、荷载分布均匀的具有代表性的框架作为计算单元 图4-1（一榀框架）计算单元4.2框架计算简图4.2.1 确定框架的计算简图框架中梁柱均为整体现浇，节点可以简化为刚结点，底层柱与基础的连接点也可以简化为刚结点计算简图中尺寸的确定框架跨度取柱的截面形心轴线之间的距离，近似取轴线间距； 框架柱的高度：底层取底层层高加1.0m；其余各层取各层层高，即梁面到梁面之间的距离根据以上原则作出的框架计算简图如下：图4-2框架计算简图4.2.3 计算梁柱的线刚度对于现浇整体式框架梁：中框架梁框架梁边跨： 中跨： 框架柱底层： 二四层： 各杆件的线刚度及相对线刚度见计算简图4.3恒荷载作用下的内力计算4.3.1 屋面恒荷载保温、防水层自重 ：钢筋混凝土屋面板自重 ： 12mm混合砂浆顶棚抹灰：屋面恒荷载标准值 ：1. 顶层边跨框架梁恒荷载屋面板传来的荷载 ：框架梁自重 ：梁两侧20mm混合砂浆抹灰 ：顶层边跨框架梁恒荷载标准值：2. 顶层中跨框架梁恒荷载框架梁自重 ：12mm混合砂浆梁侧、梁底抹灰：顶层边跨框架梁恒荷载标准值 ：4.3.2 楼面恒荷载楼板恒荷载标准值边跨框架梁恒荷载楼板传来的荷载 ：框架梁自重 ：框架梁上填充墙自重 ：20mm混合砂浆抹灰 ：边跨框架梁恒荷载标准值：中跨框架梁恒荷载：（同顶层中跨）4.3.3梁端集中力计算1. 顶层梁端集中力（1）边跨框架梁端女儿墙传来的： 纵梁自重及抹灰: 单梁自重及抹灰： 屋面板传来的荷载：则边跨梁端集中力 为:（2）中跨框架梁端 纵梁自重及抹灰： 单梁自重及抹灰： 屋面板传来的 ： 则中跨梁端集中力为: 1. 标准层梁端集中力（1）边跨框架梁端 纵梁自重及抹灰：29.448KN（同顶层边跨） 单梁自重及抹灰：11.984（同顶层边跨）楼板传来的：纵梁上墙重、窗重及抹灰： 边跨框架梁端集中力：（2）中跨框架梁端 纵梁自重及抹灰：29.448KN（同顶层中跨） 单梁自重及抹灰：18.594KN（同顶层中跨）楼板传来的：纵梁上墙重及抹灰：边跨框架梁端集中力：4.3.4框架梁端附加弯矩的计算1. 边跨无偏心2. 中跨偏心距：顶层梁端附加弯矩：标准层梁端附加弯矩：4.3.5弯矩计算本框架采用弯矩二次分配法计算，由于结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算框架一半图4-3恒荷载分布图（）计算节点弯矩分配系数 节点A5： 节点B5: 节点A4: 节点B4: 节点A3: 节点B3: 节点A2: 节点B2: 计算固端弯矩弯矩分配及传递过程如下表表4-1 弯矩分配表层次边节点中节点上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁四层分配系数0.376 0.62405310.325 0.148 -84.758 84.758 20.447-1.168 31.869 52.889 -55.244 -33.812 -15.39714.131 -27.622 26.445 -15.613 5.073 8.418-5.752-3.520 -1.60351.073 -51.073 50.207-32.498 -18.168三层分配系数0.2735 0.2735 0.453 0.402 0.243 0.2430.112 -103.334444103.334 26.337-1.16828.262 28.262 46.810 -51.658 -31.226 -31.226 -14.392 15.93514.131-25.829 23.405 -16.906 -15.613 -1.159-1.159 -1.9193.664 2.215 2.215 1.021 43.038 41.234 -84.272 78.745-45.917 -18.287 -14.539 二层分配系数0.2735 0.2735 0.453 0.402 0.2430.243 0.112-103.334 103.334 26.337-1.16828.262 28.262 46.810-51.658 -31.226-31.226-14.39214.131 14.984 -25.829 23.405 -15.613 -16.449 -0.899 -0.899-1.489 3.48 -2.104-2.104 -0.970 41.494 42.347-83.842 78.499 -44.735 -19.234 -14.590 一层分配系数0.340.245 0.415 0.4250.2560.201 0.118 -103.344 103.334 26.337-1.16829.967 23.56049.807-54.614-32.897 -25.829 -15.16314.131-27.30724.904-15.613 3.821 3.0046.351 -3.949 -2.378-1.867 -1.09647.919 26.564 -74.483 69.675-50.888 -1.359-17.427 13.282-0.680绘制恒荷载弯矩图 图4-4恒荷载弯矩图（）4.3.6计算梁端剪力、柱端剪力梁端剪力 ; ; ; ; ; ; ; ; ; 柱端剪力 绘剪力图4-5 恒荷载剪力图（KN）4.3.7计算柱的轴力标准层柱自重： 底层柱自重 ：绘轴力图图4-6 恒荷载轴力图（KN）第五章 活荷载作用下的内力组合5.1活荷载作用下的内力计算5.1.1 均布荷载上人屋面活荷载标准值屋面框架梁：其它层框架梁：5.1.2梁端集中力顶层边跨框架梁端：标准层边跨框架梁端：顶层中跨框架梁端：标准层中跨框架梁端：5.1.3计算框架梁端附加弯矩边跨无偏心 中跨偏心距：顶层梁端附加弯矩：标准层梁端附加弯矩：5.2弯矩计算本框架采用弯矩二次分配法计算，其计算要点与恒荷载作用下的计算相同图5-1 活荷载分布图（）5.2.1节点弯矩分配系数节点弯矩分配系数同恒荷载作用下的分配系数5.2.2计算固端弯矩顶层：标准层：5.2.3弯矩分配及传递表5-1弯矩分配表层次边节点中节点上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁四层分配系数0.376 0.62405310.325 0.148 -25.92 25.92 5.4 9.746 16.174-16.651 -10.179 -4.6353.545 -8.326 8.087-3.871 1.798 2.983-2.239-1.370 -0.62415.089 -15.08915.117-10.02-5.259三层分配系数0.2735 0.2735 0.453 0.402 0.243 0.2430.112 -25.9225.92 5.947.0897.089 11.742 -12.808 -7.742 -7.742 -3.5684.8733.545-6.404 5.871 -5.090 -3.871 -0.551-0.551 -0.9121.2420.7510.7510.34611.41110.083 -21.494 20.226-12.082 -4.922 -3.222 二层分配系数0.2735 0.2735 0.453 0.402