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1、各专业全套优秀毕业设计图纸混凝土结构设计课程设计 某酒店设计计算书学 院 建筑工程学院 班 级 12土木本一 组 长：李户晓 学号121612013 组 员：盛超 学号121612017 赵国政 学号121612016 钟励琢 学号121612009 陈建国 学号121612006冯珍 学号121612014 指导老师 刘良林 时 间 2014-12-222015-1-3 一、 梁柱截面尺寸及计算简图 楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取120mm。梁截面高度按梁跨的1/181/10估算，由此估算的梁截面尺寸见表如下，表中还给出了各成梁，柱和板的混凝土强度等级。其强度设计值为：C30（f
2、c=14.3KN/ ,ft=1.43KN/）;C25(fc=11.9KN/，ft=1.27KN/)。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）AB跨，CD跨BC跨1,236C30C25300400300400300500300500300400300400柱截面尺寸可根据式（45）估算。由题可知,各层的重力荷载可近似取14kN/,可知边柱及中柱的负载面积分别为3.31.5m和3.34.2m。第一层柱截面面积为边柱： Ac1.2N/fc=1.2(1.253.31.51410006)/14.3=43615mm 中柱： Ac1.2N/fc=1.2(1.253
3、.34.21410006)/14.3=122123mm如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面尺寸分别为209mm和350mm根据上述估算结果并综合考虑其他因数，本设计柱截面尺寸取值为：一层450450,26层400mm400mm。基础选用条形基础，基础埋深1.0m（自室外地坪算起）.取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，各层柱轴线重合；梁轴线取在地板处，26层柱计算高度即为层高，取3.0m,底层柱计算高度从基础梁顶面取至一层板底，即h1=3.6+1.0=4.6横向框架计算二、重力荷载和水平荷载计算1、重力荷载计算(1)屋面的永久荷载标准值(不上人)：5.5KN/标准楼面永久荷载标准值：4.5 KN/
4、（2）屋面及楼面的可变荷载标准值：不上人屋面均布活荷载标准值：0.5 KN/楼面活荷载标准值（房间）：2.0 KN/楼面活荷载标准值（走廊）：2.5 KN/屋面雪荷载标准值： s=s =0.41=0.4 KN/式中屋面积雪分布系数，取=1.0（3）梁、柱、墙、门、窗等重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸、材料密度等计算出单位长度的重力荷载，因计算楼、屋面的永久荷载是，已考虑板的自重，故在计算梁的自重时，应从梁截面高度中减去板的厚度。 内墙为250厚水泥空心砖（9.6 KN/）,两侧均为20厚抹灰，则墙面单位面积重力荷载为 9.60.25+170.022=3.08 KN/ 外墙亦为250水泥空心砖
5、，外墙面贴瓷砖（0.5 KN/），内墙面为20抹灰（0.34 KN/），则外墙墙面单位面积重力荷载为 9.60.25+0.5+0.34=3.24 KN/外墙窗尺寸为1.5m1.8m ，单位面积自重为0.4 KN/2、风荷载计算基本风压=0.7KN,风载体型系数=0.8(迎风面)和=-0.5（背风面）由题意可知=1.0。取一榀横向框架计算，则沿房屋高度的分布风荷载标准值为: 第一层q(z)=3.60.8。第2-6层q（z）=3.00.8。计算结果见表1 沿框架结构高度的分布见图1,。内力及侧移计算时，可按静力等效原理分布风荷载转换为节点集中荷载，如图2所示，例如，第5层的集中荷载(每层层高范围视
6、为沿高度的均布荷载与三角形荷载之和)计算如下：=(2.114+1.321+2.269+1.418)3+3=11.057KN 表一图一图二2.竖向荷载作用下框架结构内力分析1. 计算单元及计算简图仍取中间框架进行计算。，由于楼面荷载均匀分布，所以可取两轴线中线之间的长度为计算单元宽度。 因梁板为整体现浇，且各区格为双向板，故直接传给横梁的楼面荷载为梯形分布荷载（边梁）或三角形分布荷载（走道梁），计算单元范围内的其余荷载通过纵梁以集中荷载的形式传给的框架柱。另外，纵梁轴线与柱轴线不重合，以及悬臂构件在柱轴线上产生力矩等。所以作用在框架上的荷载还有集中力矩。框架横梁自重以及直接作用在横梁上的填充墙体
7、自重则按均布荷载考虑。竖向荷载作用下框架结构计算简图如图图三2. 荷载计算下面以2-5层的恒荷载计算，说明荷载计算方法。以及包括梁自重和填充墙自重， =9.95KN/m =2.85 KN/m 图四：恒载作用下框架结构计算简图图五：活载作用下框架结构计算简图为板自重传给横梁的梯形和三角形分布荷载峰值，由图的计算单元可得 = 14.85 KN/mq= 24.3 KN/m 分别为通过纵梁传给柱的板自重，纵梁自重，纵墙自重，外挑阳台自重所产生的集中荷载和集中力矩。外纵梁外侧与柱外侧齐平，内纵梁一侧与柱的走道侧齐平。外挑阳台（包括栏杆）自重为 7.1KN，其合力点距柱轴线的距离为0.917m,则 = 4
8、2.94 KN/m =8.3 KN/m同理，亦可计算出，见表各层梁上的竖向荷载标准值表二3. 梁，柱线刚度计算框架梁线刚度=E，因取中框架计算，故/l，其中为按b*h的矩形面梁计算所得的梁截面惯性矩，计算结果见表三 。柱线刚度=，计算结果见表四。 梁线刚度（Nmm）层次 (N/)bh(mm)l（mm）边梁3-61,23.03004003004001.61.6300030002.9872.13走道梁3-61,23.03005003005003.1253.125540054003.2413.472表三 柱线刚度（Nmm） 层次层高（mm） bh(mm) (N/)I(mm)i=3-630004004
9、002.131.988230004004003.02.132.13146004504503.03.4172.228表四4. 竖向荷载作用下框架内力计算因结构和荷载均对称，故取对称轴一侧的框架为计算对象，且中间跨梁取为竖向滑动支座。另外，除底层和顶层的荷载数值略有不同外，其余各层荷载的分布和数值相同。为简化计算，沿竖向取5层框架计算，其中1,2层代表原结构的底部两层，第3层代表原结构的37层，4,5层代表原结构的顶部两层，如图六：恒载作用下框架结构的弯矩二次分配图六 首先计算杆端弯矩分配系数。由于计算图中的中间跨梁跨长为原梁跨长的一半，故其线刚度应取表 所列值的2倍。下面以第一层两个节点的杆端弯
10、矩分配系数计算为例，说明计算方法，其中分别表示边节点和中节点各杆端的转动刚度之和。 4(2.228+2.132.13+)10=25.95210Nmm/rads=4(2.228+2.132.13+)10+23.472 =32.896 Nmm/rad 其余各节点的杆端弯矩分配系数过程从略，计算结果见图 。其次计算杆件固端弯矩。以在恒载作用下第一层的边跨梁和中间跨梁为例说明计算方法。边跨的固端弯矩为： =-14.42 KNm 中间跨梁的固端弯矩为： =-56.56 KNm 恒载作用下框架各节点的弯矩分配以及杆端分配弯矩的传递过程在图 中进行，最后所得的杆端弯矩应为固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩的代数和
11、，不得计入节点力矩（因为节点力矩是外部作用，不是截面内力）。梁跨间最大弯矩根据梁两端的杆端弯矩及作用于梁上的荷载，用平衡条件求得。图 是恒载作用下的框架弯矩图。活荷载作用下框架结构的弯矩分配与传递过程从略，其弯矩图见图。 根据作用与梁上的荷载及梁端弯矩，用平衡条件可求得梁端剪力及梁跨中截面弯矩。将柱两侧的梁端剪力，节点集中力及柱轴力叠加，即得柱轴力。例如，在恒载作用下，第6层B柱上端的轴力为 =91.94 KN该层柱下端的轴力应计入柱的自重，即 =103.94 KN 梁端剪力及柱轴力的计算结果见表五。 表五风荷载作用下框架结构分析1. 框架结构侧向刚度计算梁、柱线刚度分别见表。例如第二层边柱和
12、中柱的侧向刚度计算如下：=1.502,=0.429,D=12184 N/mm=3.132, =0.610, =17324N/mm该层一榀横向框架的总侧向刚度为D2=59016 N/mm其余各层侧向刚度计算过程从略，计算结果见表六。 各层柱侧向刚度D 值（N/mm）层次边柱中柱4-63211.5031.5561.5021.4360.4290.4380.4290.41811371116101218452813.1333.2443.1322.9950.6100.6170.6100.600161691635517324758155080559305901625724 表六2. 侧移二阶效应的考虑首先须
13、验算是否需考虑侧移二阶效应的影响，式中的j可根据表中各层柱下端截面的轴力计算，且应转换为设计值，计算结果见表七如下。表七3. 框架结构内力计算由于结构对称，故只需计算一根边柱和一根中柱的内力，计算过程见表八。表中的反弯点高度比y是按公式确定的，其中标准反弯点高度比yn查均布荷载作用下的相应值；第3层柱考虑了修正值y1，第2层柱考虑了修正值y3，底层柱考虑了修正值y2，其余柱均无修正。表八：风荷载作用下各层框架柱端弯矩计算层次层高(m)(KN)(N/mm)边柱中柱yy63.05.77555080113711.1921.5030.3751.3412.235161691.6953.1330.452.
14、2882.79753.016.83255080113713.4751.5030.4254.4315.994161694.9413.1330.4576.7748.04943.027.13355050113715.6011.5030.457.5619.242161697.9653.1330.511.94811.94833.036.75755930116107.6304.5560.47810.94111.9491635510.7483.2440.516.12216.12223.046.45659016121849.5911.5020.5014.38714.3871732413.6373.1320.5
15、20.45620.45614.660.99525724528112.5221.4360.60634.90622.695758117.9762.9950.5545.47937.21然后由平衡条件求出梁端剪力及柱端轴力，计算过程见下表九，在图所示的风荷载作用下，框架左侧的边柱轴力和中柱轴力均为拉力，右侧的两根柱轴力应为压力，总拉力和总压力数值相等，符号相反。表九：风荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力 LL边柱中柱62.2351.34131.1921.4561.4565.40.541.1920.65257.3354.95834.0985.3795.3795.41.995.292
16、.76413.6738.97937.5519.7439.7435.43.6112.8416.701319.5113.462310.99114.60814.6085.45.4123.83212.282225.32817.543314.2919.03519.0355.47.0538.12219.52137.08227.657321.5830.00930.0095.411.1159.70229.992框架弯矩图如下图七图八风荷载作用下框架弯矩图图七：框架柱弯矩图；图八：架梁弯矩图。内力组合仅以第一层的梁、柱内力组合和界面设计为例，其他层略。1梁控制截面内力标准值下表是第一层梁在恒载、活载和风荷载标准
17、值作用下，柱轴线处及柱边缘处（控制截面）的梁端弯矩值和剪力值，其中柱轴线处的弯矩值和剪力值取自上表和上图；柱边缘处的梁端弯矩值和剪力值按下述方法计算。在竖向荷载作用下：Mb=M-Vb/2,Vb=V-qb/2恒载作用下支座边缘处的Mb和Vb分别为Mb=3.34 KN/mVb=16.49 KN在风荷载作用下：Mb= M-Vb/2 ,Vb=V风荷载作用下支座边缘处的弯矩值和剪力值分别为Mb=32.22 KN/mVb=21.58 KN表十：第一层梁端控制界面内力标准值 截面 恒载内力 活载内力 风载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVMVMVA7.5518.733.34
18、16.490.53.99-0.103.9937.0821.5832.2221.58 BL29.5416.0025.9413.767.555.016.805.0127.6621.5822.8021.58 Br49.0453.2637.0651.0214.5310.1313.0110.1330.0111.1127.5111.112，梁控制截面内力组合值 第一层梁控制截面内力组合值见表十一如下。组合时，竖向荷载作用下的梁支座截面负弯矩乘了系数0.8，以考虑塑性内力重分布，跨中截面弯矩相应增大（由平衡条件确定）；当风荷载作用下支座截面为正弯矩且与永久荷载效应组合时，永久荷载分项系数取1.0.表十一第一
19、层梁控制截面组合的内力设计值 截面1.2SGK1.0*1.4*SWK+0.7*1.4SQK或1.0SGK1.0*1.4*SWK+0.7*1.4SQK1.2SGK+1.0*1.4*SQK0.6*1.4SWK或1.0SGK+1.0*1.4*SQK0.6*1.4SWK1.35SGK+0.7*1.4*SQK M V V M V M V M V 支座 A43.94-11.17-48.2448.6624.502.07-37.8943.184.4148.27 Bl-62.1571.135.8412.00-51.6761.81-9.2220.7041.6819.03 Br-1.3357.35-84.2990.
20、8721.1165.73-73.26103.8662.7860.82 跨中 AB47.7010.2724.53-37.8941.68 Bl-84.29-84.2921.1121.1162.78下面以第一层AB跨梁为例，说明各内力组合值的确定方法。在左风荷载（）作用下，由表的有关数据，并对竖向荷载作用下的梁端负弹性弯矩乘以系数0.8，可得A端及Bl端的弯矩组合值：MA=43.94 KNmM=-62.15 KNm梁两端截面的剪力及胯间弯矩可根据梁平衡条件求得。其中作用于梁上的恒荷载和活荷载设计值分别为q0=11.94 KN/mq1=23.7 KN/m由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值，故计算时应取净
21、跨: Ln=3.0-0.45=2.55m可得梁两端的剪力值： VA=-11.17KN V=57.35KN同样，可求得有右风荷载（）作用时，梁端截面弯矩、剪力及跨中截面弯矩。在考虑风荷载效应的组合项中，BC跨梁跨跨中无最大正弯矩，此时取相应的支座正弯矩作为跨中下部纵向受力钢筋配筋计算的依据；在“1.35GK+0.71.4SQK”组合项中，BC跨梁跨中为负弯矩。3. 柱控制截面内力组合值柱控制截面为其上，下端截面，其内力组合值见表 。表中的柱端弯矩，以绕柱端截面反时针方向旋转为正；柱端剪力以绕柱端截面顺时针方向旋转为正。图 是第一层左侧A，B两柱在恒载，活荷载，左风及右风作用下的弯矩图以及相应的轴
22、力和剪力的实际方向，组合时应根据此图确定内力值的正负号。 下面以第一层A柱上端截面在1.21.01.4SWK+0.71.4SQK或1.0SGK+1.01.4SWK+0.71.4SQK组合项时的内力组合为例，说明组合方法。 在左风荷载（）作用下 M=1.0（-0.85）+1.01.422.695+0.71.4(-0.14)=30.79KNm N=1.0337.54+1.01.4(-59.702)+0.71.457.18=309.99KN V=1.0(-0.278)+1.01.412.522+0.71.4(-0.045)=17.21KN 在右风荷载（）作用下 M=1.2(-0.85)+1.01.4
23、(-22.695)+0.71.4(-0.14)=32.93KNm N=1.0337.54+1.01.459.702+0.71.457.18=477.16KN V=1.2(-0.278)+1.01.4(-12.522)+0.71.4(-0.045)=17.91KN梁，柱截面设计1. 梁截面设计材料强度：C30(fc=14.3N/mm2,fc=1.43N/mm2);HRB400级钢筋（fy=360N/mm2）;HPB300级钢筋（fy=270N/mm2）。从表 中，找出第一层梁的跨中及支座截面的最不利内力，即AB跨 跨中截面:M=47.70KNm 支座截面：MA=48.24KNm; MBL=-62
24、.15KNm VA=48.66KN; VBL=71.13KNBC跨 跨中截面：M=-84.29; M=62.78 支座截面：M=-84.29; V=103.86表十二：第一层柱控制截面内力组合值表（1） 梁正截面受弯承载力计算AB跨梁：先计算跨中截面。因梁板现浇，故跨中按T形截面计算。hf=120mm，h0=360mm，hf/h0=120/3600.1,bf不受次限制；b+sn=3600mm，l0/3=3000/3=1000mm,故取bf=1000mm.1fcbfhf(h0-hf/2)=1.014.31000120(360-120/2) =514.8106Nmm47.70KNm 故属第一类T型
25、截面s=0.0257 =1-=1-=0.026 AS=/360=371.8mm2因0.45ft/fy=0.451.43/360=0.00180.002 将跨中截面的 216 全部伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（=402mm2），据此计算支座上部纵向受拉钢筋的数量。 支座A M=-48.24KNm,=402mm2 =0.035=1-=0.0035b=0.518且=0.22AS=419mm2 实配钢筋314（=462mm2）支座Bl M=-62.15KNm =402mm2 =540mm2实配钢筋316（AS=603mm2）BC跨梁 计算方法与上述相同，计算结果为 跨中截面 316（AS=
26、603mm2） 支座截面 214（AS=308mm2）且BC跨梁支座截面上部钢筋不截断，全部拉通布置，以抵抗跨中截面的负弯矩。 （2）梁斜截面受剪承载力计算 AB跨梁两端支座截面剪力值相差较小，所以两端支座截面均按V= 71.13KN 确定箍筋数量。因hw/b=360/300=1.2V截面尺寸满足要求。 0.7=0.71.43300360=108.108KNV所以次梁可按构造要求配置箍筋，取8200。 经计算，BC跨梁也是按构造要求配置箍筋，取8200。2. 柱截面设计下面以第一层B轴柱为例说明计算方法。纵筋选用HRB级钢筋（fy=f,y=360N/mm2），箍筋选用HPB300级钢筋（fy=
27、270N/mm2），第1层混凝土强度等级C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）.取h0=405mm取B柱的6组内力中选取下列两组内力进行截面配筋计算：第一组:M2=72.492KNm N=917.43KN M1=71.264KNm(1) 第一组内力的柱截面配筋计算1) 判断构件是否需要考虑附加弯矩取s=S=45mm h0=h-S= 450-45=405mm杆端弯矩比 =-=-0.980.9轴压比 =0.3170.9截面回转半径 i=129.9mm长细比 =35.4134-12()=34-12(-)=45.8故不需要考虑杆件自身挠曲变形的影响。2） 计算弯矩设计值 M=Cm
28、nsM2=1.072.492=72.492KNm3) 判断偏压类型 e0=79.016mm =15mm20mm,取ea=20mm ei=e0+ea=79.016+20=99.016mm917KN AS=405mm2 选314（AS=462mm2）A=-0.09B=0.14+0.32=0.46=(-0.09)+=0.59=268N/mm2As=1389mm2Amm(=0.002450450=405mm2) 选320+218（=1451mm2）=0.00950.0055 满足要求 =10.22 =0.90.98=3161KNN=917KN（3） 斜截面受剪承载力验算 由表可见，B轴柱的最大剪力V= 31.3KN，相应的轴力取N= 917KN =5.13(取=3) =114KNV=31.3KN所以可按构造要求配置箍筋，选。柱截面配筋图如图图九：柱截面配筋图