某高校教学楼计算书毕业设计.docx

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1、华中科技大学土木工程2001级毕业设计某高校教学楼计 算 书（下册）设计： 指导教师 华中科技大学土木工程与力学学院 4 第轴横向框架内力组合及配筋计算86 内力组合错误！未概念书签。 截面设计915 部份板设计153 七层板设计错误！未概念书签。 底层板设计错误！未概念书签。6 1号楼梯设计160 梯段板设计160 平台板设计161 平台梁设计162 构造方法1647 主楼电算164 PKPM电算错误！未概念书签。 电算、手算结果比较与分析错误！未概念书签。 基础设计荷载错误！未概念书签。 BIS隔震设计分析错误！未概念书签。8 部份基础设计164 基础隔震设计错误！未概念书签。 条形基础设

2、计1659 全文总结17610 致谢17811 参考文献1795 第轴横向框架内力组合及配筋计算上一章计算了第轴横向框架别离在恒载、活载、风载与地震作用下的内力，可是，并非能直接利用这些内力来进行截面设计，因为，结构在实际工作状态下可同时受几种不同的荷载的作用，因此应该将第四章计算的单项内力依照基于概率论的靠得住度设计原理加以组合。组合前，应将第三章计算得的单项内力加以调整。 内力调整以上各章节计算与调幅的内力均是针对计算简图（图）而言，所求的杆端内力也确实是柱中与梁中交点处（如图中C处）的内力。可是，实际结构并非是如计算简图那样无尺寸的框架，各个构件是有尺寸的，因此，用于设计构件的内力应该是

3、梁边或柱端处（如图中的，）的内力。因此，咱们需要将计算简图上的杆端内力调整为实际构件的端内力。针对毕业设计而言，不需对每一根柱与每一根梁均进行内力调整与内力组合，在此，咱们选取一层、六层与顶层的边柱中柱各一根；一层、四层与顶层梁，进行内力调整和内力组合。图 内力调整截面示用意1） 调整方式采使劲、力矩平稳的方式将C处的内力调整至梁端、柱端。（1）梁内力调整a、竖向荷载内力调整（以恒载内力为例） 节点2详图见图5.2.1，其左梁受恒载作用下的右端弯矩，剪力。同时受均布荷载（自重）与梯形散布荷载（板重）作用。取半柱宽梁段为隔离体，计算简图如下：图 节点2左梁右弯矩内力调整示意1对该隔离体列出平稳方

4、程如下：求解出： （） （）其中，；代入得：，。同理可将该节点右梁左内力调整，同理可将活载作用下内力调整。b、水平荷载内力调整水平风荷载作用下，剪力图如图所示，剪力延梁不变，因此不需调整；弯矩图如图所示，延梁呈线性转变，因此可利用线性关系调整。计算简图如下：图 节点2左梁右弯矩内力调整示意2对右边三角形运用相似三角形定理，可得：其中，代入，可解出：同理，可将节点右梁左端内力调整，可将水平地震作用内力调整。（2）柱内力调整a、竖向荷载内力调整（以恒载为例）恒载作用下柱的剪力图如图所示，延柱不变，因此不需调整；弯矩图如图所示，为线性转变，可利用线性关系调整。计算简图如下。图 节点2下柱内力调整示意

5、对上三角形利用相似三角形定理，可得：其中，代入可得：。同理可将节点2上柱内力调整，同理可将节点2受活载内力调整。b、水平荷载内力调整因为水平荷载作用下，柱内力形式同竖向荷载作历时相同，因此可采纳相同的方式。 内力组合1） 内力组合 因为在内力组合进程中采纳EXCEL表格进行，只需要进行公式粘贴，而所需要的数据能够之前面的计算表取得。因此，将各层框架梁和B、C、D、F四根柱的各层内力进行组合。依照高层标准，本教学楼第榀横向框架内力组合有以下几种组合形式：（1）无地震作用效应组合： （）（2）有地震作用效应组合 （）以上各个符号意义详见高层标准。由此，具体可分为以下14种内力组合形式：（左风）（左

6、风）（右风）（右风）（左风）（左风）（右风）（右风）（左震）（左震）（右震）（右震）内力组合见表见本章附录。2） 内力调整本节内力调整针对与地震作用参与的组合，依照“强柱弱梁，强剪弱弯“的原那么将梁端剪力，柱端弯矩，柱端剪力进行抗震调整。调整原那么详见高规节。内力调整结果附于内力组合表中。依照高规5.2.3，“截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不该小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值”。以下以一层中跨梁为例，验算以上条款。一层中跨梁在恒载作用下以简支梁计算，计算简图如图3.1.4。跨中正弯矩为：一层中跨梁在活载作用下以简支梁计算，计算简图如图3.2.4。跨中正弯矩为：因此，竖向荷

7、载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值为：（组合值）因此，一层中跨梁跨中正弯矩设计值取。同理，验算各个梁的跨中正弯矩，见下表：表 跨中设计弯矩梁类型简支梁跨中弯矩的一半（kNm）组合跨中弯矩（kNm）设计用跨中弯矩（kNm）一层边跨中跨四层边跨中跨七层边跨中跨 截面设计5.3.1 设计内力1） 梁设计内力的选择梁利用弯矩与剪力进行截面设计，具体来讲，利用弯矩设计纵向钢筋，利用剪力设计箍筋。因此弯矩与剪力不需取同一组工况的内力。别离取最大值为设计内力即可。具体设计内力的选择见下文各个杆件截面设计。框架梁弯矩设计值BC跨中CB7 5 3 1 CD跨中DC8 7 5 3 1 DF跨中FD +Max -

8、Max +Max +Max -Max8 7 5 3 1 剪力设计值左跨右跨Vmax静力组合地震组合静力组合地震组合7 5 3 1 8 7 5 3 1 8 #REF! 7 5 #REF! 3 1 #REF! 2） 柱设计内力的选择柱利用弯矩与轴力设计，二者是耦合的，不可孤立的选择，因此，二者必需来自于同一种组合。为了不遗漏最不利内力，并考虑简化计算，别离计算地震组合与非地震组合的配筋，最后选取最大值。其中，关于非地震组合，选Mmax,N与Nmax,M两种组合，而关于地震组合那么考虑Mmax,N。因为，柱端弯矩是要依照梁端弯矩进行调整（即知足强柱弱梁）而取得的，而实际梁的配筋是按各类组合的最大弯矩

9、来进行配筋，因此，柱的配筋也应按和梁向对应组合（Mmax）进行配筋（如此，才能真正达到强柱弱梁的目的）；事实上，依照柱节点弯矩平稳，梁达到最大弯矩时，柱也是达到最大弯矩值，因此，关于地震组合，只用考虑Mmax,N这组合。很明显，在进行柱的弯矩调整时，只需对地震组合中的Mmax进行调整。剪力用于设计箍筋，能够取自不同于弯矩和轴力的工况（取最大值）。具体设计内力的选择见下文各个杆件截面设计。5.3.2 梁截面设计 设计思路：关于边跨梁，第一利用跨中正弯矩设计值，以单筋T形截面来配置梁底纵筋（因为跨中梁顶负筋一样配置较少，以单筋截面设计带来的误差较小）；然后依照“跨中梁底纵筋全数锚入支座”的原那么确

10、信支座的梁底纵筋，利用支座负弯矩设计值以双筋矩形截面来配置梁顶纵筋。纵筋的截断、锚固以构造要求确信。钢筋采纳电渣压力焊接长，因此不考虑钢筋的搭接。然后按高规有关要求配置抗剪箍筋，验算梁抗剪承载力；关于中跨梁，因其跨中正弯矩较小，因此利用支座正弯矩设计值，以单筋T形截面来配置梁底纵筋即可。其余操作同边跨梁。设计参数：梁砼：C25（）；纵筋：HRB335（）；箍筋：HPB235（）；纵筋爱惜层厚：。1） 一层梁截面设计（1）边跨截面设计：a、跨中截面设计设计内力：；按T形单筋截面设计，第一确信截面几何参数： （）其中：； ； ，不需考虑；因此，属于第类T形截面。 （知足）实配钢筋： （知足） （知

11、足）c、支座处负筋配置设计内力：已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为（） （无法屈服，能够为砼不起作用）因此，近似令配筋：支座处最小配筋率为实配： 其中，以上三根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）见图6.2.1； 于梁跨1/3处截断。 （知足）验算纵筋间距：（知足）d、箍筋配置支座剪力依照高规6.2.6 验算受剪截面截面知足要求！依照高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两头各900mm） 非加密区 （知足） （5.6a） （知足） （） （知足）（2）中跨梁截面设计：a、跨中截面设计设计内力：；按T形单筋截面设计，第一确信截面几何参数：其中：； ； ，不需考虑；因此，很明显，弯矩过小，应按最

12、小配筋率配筋：跨中截面实配正钢筋： 支座截面按构造配负钢筋： （知足） 显然，配筋率既知足最小配筋率要求，也知足最大配筋率要求。底部受拉钢筋通长布置，支座正筋的一半在梁1/3处截断。 （知足）验算纵筋间距：（知足）c、箍筋配置支座剪力依照高规6.2.6 验算受剪截面截面知足要求！依照高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两头各500mm） 非加密区 （知足） （知足） （知足）2）、一层梁截面设计（1）边跨截面设计：a、跨中截面设计设计内力：；按T形单筋截面设计，截面几何参数同一层梁边跨。属于第类T形截面。 （知足）实配钢筋： （知足） （知足）c、支座处负筋配置设计内力：已知支座负弯矩作用下，

13、受压钢筋为（） （无法屈服）因此，近似令配筋：实配： （知足）其中，以上四根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）；于梁跨1/3处截断。 （知足）验算纵筋间距：（知足）d、箍筋配置支座剪力据高规6.2.6 验算受剪截面截面知足要求！依照高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两头各500mm） 非加密区 （知足） （5.7a） （知足） （）因此， （知足）（2）中跨梁截面设计：a、跨中截面设计设计内力：；按T形单筋截面设计，截面几何参数同一层中跨梁跨中截面：属于第类T形截面。 （知足）跨中截面实配正钢筋： c、支座处负筋配置设计内力：已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为（） （无法屈服）因此，近似

14、令配筋：实配： 其中，以上四根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）见图6.2.7；于梁跨1/3处截断。 （知足） （知足）验算纵筋间距：（知足）d、箍筋配置支座剪力依照高规6.2.6 验算受剪截面截面知足要求！依照高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两头各500mm） 非加密区 （知足） （5.8a） （知足） （）因此， （知足）其余层框架梁配筋见框架梁正截面配筋与斜截面配筋计算表。5.3.3 柱截面设计设计思路：柱按偏心受压构件设计。第一依照设计内力判定是属于“大偏心受压柱”仍是“小偏心受压柱”，然后别离采纳不同的方式进行截面设计。设计参数：砼：C25 （）；纵筋：HRB335 （）；

15、箍筋：HPB235 （）；钢筋爱惜层厚： 。现以第八层F柱的抗震设计与非抗震设计为例别离进行计算柱配筋。1）八层F柱（500500）（1）抗震设计（） 取。采纳对称配筋：（大偏心）又 ，因此受压钢筋不屈服。实配： （知足）因为以上只计算了该柱横向受力时所需钢筋，未计算纵向受力时所需钢筋，为了简便，取柱纵向受力时所需钢筋也为。由此， （知足）验算纵筋间距： （知足）（2）箍筋设计为了方便起见，所有柱的箍筋均按最大剪力配筋，Vmax=。第一按高规6.4.3配置箍筋： 加密区 非加密区 （） （）因此，取 （）按构造配置即可知足要求！柱端加密区采纳4肢。验算加密区箍筋配筋率：，柱端加密区采纳4肢知足

16、构造要求，非加密区要求，故取为4肢。a、确信加密区范围一层外柱为底层柱，因此柱头加密区范围依照高规6.4.6： （）柱底加密区范围依照高规6.4.6： （）b、计算配箍率查混凝土结构计算图表得：c、最小配箍率 （知足）（3）验算平面外轴心受压承载力知足条件！2）一层D柱（500500）非抗震设计 ,二者中取较小值。 ， ， 取。采纳对称配筋：（小偏心）这说明砼的受压就足以抗击轴力，而不需要钢筋来受压，只需要按构造配筋。而对地震组合而言，利用EXCEL表计算取得As=799,实配： （知足）因为以上只计算了该柱横向受力时所需钢筋，未计算纵向受力时所需钢筋，为了简便，取柱纵向受力时所需钢筋也为。由

17、此， （知足）为了简练，其余柱的配筋见柱正截面配筋计算表。6 部份板设计设计对象：因为轴线之间的板为单独的一个楼盖，其大小比较适合计算，且边界条件也比较明确，故取二层轴线之间的板为计算对象设计资料：砼：C25（）； 钢筋：HPB235（）； 板厚：120mm 荷载计算恒载： 98ZJ001中楼11 120厚钢筋混凝土楼板 顶棚自重 小计 活载： 因此，荷载设计值：永久荷载操纵的组合： （走廊）（教室） 可变荷载操纵的组合： （走廊）（教室） 由可变荷载操纵，设计荷载 （走廊）（走廊）采纳弹性理论设计板，计算跨度取轴线间距。以下以B23的设计为例，计算内力与配筋： 内力计算该板：长跨（）4650

18、mm；短跨（）4200mm，按双向板设计。计算方式：板跨中弯矩要考虑活荷载不利布置，按荷载对称与反对称进行计算并叠加。支座弯矩弯矩能够忽略活荷载不利布置，按满跨考虑。支座边界条件作相应调整，对跨中弯矩，支座在g+q/2时按四边固支，在其q/2时按靠跨内按简支，不与板相邻时按固支。计算支座弯矩时，按g+q满布，各块板支座均按四边固支。，按四边固支查表得 按两邻边简支，另两边固支查表得 配筋计算1）方向的板底正筋：设计内力：。实配 （知足）2）方向的板底正筋：设计内力：。实配 （知足）3）方向的板顶负筋：设计内力： 。实配 （知足）4）方向的板顶负筋：设计内力：。实配 （知足）同理，其它板配筋见板

19、配筋表；相邻支座配筋取大值。板弯矩计算ABCDEFG（m）（m）ng（kN/m）q（kN/m）（kNm/m）（kNm/m）（kNm/m）（kNm/m）（）（kNm/m）（）（kNm/m）m1（kNm/m）m2（kNm/m）表 板内力计算B7-20B7-5B7-12B7-13B7-6l01 l02 n M1u M2u M1u M1u M2u M2u m1u m2u m1u m1u m2u m2u 板截面配筋L01mS实际S实际AsA1831502758200252B1921502628200252C1901502658200252D2061502448200252E801506288200252

20、F1051504818200252G891505678200252L02mS实际S实际AsA1681503008200B1691502978200C1861502718200D1911502648200E601508398200F3915012938200G3015016648200支座mS实际S实际AsA-L024201501208120419A-L014081501238110457A-B3751501348120419A-C4081501238110457B-E3751501348120419B-D4081501238110457D-C3751501348120419D-F3751501

21、348120419C-L023751501348120419E-F1151504378200252E-L0211515043782002527 主楼梯楼梯设计本章以教学楼主楼梯为例进行设计。设计资料：砼：C25（）；钢筋：板采纳HPB235 （）；梁采纳HRB335（）层高：4200mm；踏步尺寸：150mm300mm；楼梯均布活荷载：活载取。 梯段板设计取板厚120mm，板倾斜角： ， 。取1m宽板带计算。7.1.1 荷载计算恒载： 陶瓷地砖面层 （+）/ 三角形踏步 25/ 混凝土斜板 25/ 板底抹灰 17/ 小计 活载： 总荷载设计值：7.1.2 截面设计楼梯板水平计算跨度 弯矩设计值

22、： （） 板的有效高度： 1） 板底配筋：选配： 实配872 （知足）2） 板顶配筋：板顶钢筋和板底相同，选配 （知足）依照标准，延梯段板横向需配置构造钢筋：，每级踏步一根。 平台板设计初取平台板厚100mm，取1m宽板带计算。7.2.1 荷载计算恒载： 陶瓷地砖地面 100mm厚混凝土板 25 板底抹灰 17 小计 活载： 总荷载设计值 7.2.2 截面设计平台板计算跨度 弯矩设计值：板的有效高度：板底配筋：选配： （知足）板顶配筋：板顶钢筋和板底相同， 选配： （知足） 平台梁设计初设平台梁尺寸 7.3.1 荷载计算恒载： 梁自重 （）25 梁侧粉刷 （）217 平台板传力 楼梯板传力 小

23、计 活载（由板上传来）： 总荷载设计值 7.3.2 截面设计平台梁计算跨度：内力设计值：截面按倒L形受弯计算： 属于第一类L形截面。选配： （知足）（知足） 构造方法7.4.1 锚固长度1） 板： 取270mm；2） 梁： 取730mm。7.4.2 平台梁构造考虑平台梁受扭，按一样梁设计配筋完成后，依照梁顶、梁底钢筋的大值，采纳对称配筋。且箍筋全长加密，以保证计算时未考虑的扭矩。8 主楼电算9 部份基础设计设计任务：针对主楼条形基础进行结构布置；然后具体对第轴和第轴柱下条形基础进行配筋设计。 条形基础设计9.1.1 条形基础截面确信1） 基底宽度地基承载力设计值 基础底面宽度取为1200mm，

24、底板翼缘厚度为250mm，基础梁宽为700mm。图 基础截面2） 截面参数确信形心C的位置：由此： 3） 基床反力系数k利用文科尔地基模型设计基础梁时，需要用到基床反力系数k。其物理意义是：“地基土发生单位紧缩量时，产生的地基反力值”。一样由地质勘测资料确信。第一计算沉降量基底中点沉降取其中按,查表为 故平均沉降 基床反力系数 柔度指数 ，属中长梁。 9.1.2 用文科尔地基模型计算基础设计荷载1） 计算轴力分派柱下轴力作用与十字交叉条形基础的交点区，需要按“力的和谐条件与变形和谐条件”将轴力近似分派给横向与纵向条形基础。而关于剪力与弯矩，那么不考虑基础的联续性，按“各个方向内力由该方向条基经

25、受”的原那么确信。依照工民建专业毕业设计指南，轴力分派公式如下：（1） 边柱节点： （） （）（2） 中柱节点 （） （）图 节点示用意因为纵向梁和横向梁得截面尺寸完全相同，故轴力各分派一半。9.1.3 计算条形基础内力1） 计算原理按文科尔地基上梁的方式计算梁的弯矩与剪力。采纳“有限长梁在文科尔地基上的解答”，以下仅仅对计算进程简要说明：（1） 按无穷长梁的解答计算由于设计荷载而在边界引发的弯矩与剪力；（2） 依照以上求取的弯矩、剪力计算梁端边界条件力；（3） 再按无穷长梁的解答计算由于设计荷载和梁端边界条件力一起作用下，x点处的内力值。该内力即条形基础设计内力。2）内力计算以下以第轴柱下条

26、形基础为例，演示计算进程：已知设计内力如以下图所示：图 第轴内力示意（1） 依照无穷长梁解答计算条形基础两头（A，B）由外荷引发的弯矩与剪力，如下表：表中：弯矩单位：kNm剪力单位：kN 长度单位：mH1边界力外荷载距H1点x(m)*xMH1VH1(KN)PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME H5边界力外荷载距H2点x(m)*xMH5VH5(KN)PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME 可得基础设计内力简图如下：图 基础设计内力简图（3） 计算条形基础内力由于内力计算公式是x的函数，因此只需计算几个操纵截面的内力

27、即可。操纵截面位置如上图（即各跨的支座截面与跨中截面）：别离对各个操纵截面处按“文科尔地基上无穷长梁”的解答计算内力，表 条形基础内力计算B点内力边界力距 BXAxCxDxMBVBPH1(KN) MH1 PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME PH5(KN) MH5 总计： H2点内力边界力距H2XAxCxDxMH2VH2PH1(KN) MH1 PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME PH5(KN) MH5 总计： C点内力边界力距 C点XAxCxDxMcVcPH1(KN) MH1 PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME PH5(KN) MH5 总计： H3点内力边界力距H3点XAxCxDxMH3VH3PH1(KN) MH1 PB(KN) MB PC(KN) MC PD(KN) MD PE(KN) ME PH5(KN) MH