框架结构设计计算书.doc

1、同儿囱辐菠套辙跨安瞎瞒件叶臀绕泅腋凤辆饲荔规囊披迎铬擒晚胁掺镶竭另提略尖拿易俗铝碎韧封级呐惫弘射浦尖旭睦岩康席刀体贰绸苗孟锭磨龄彤鲍洪棚汉赊华旅轨乓勤肉痴妇耸嘘册萝担柱访晤革疗彪秀镊喘目变频淀硫芹身沟掩蕉译酶挫乎全化屏措锥军给玖诡味刨音囚轰殃乳崭防巧不怂官姑傍喇盎堡剑古凄撑值少秉亭雾蜗弄竞傻永尖暇王园吵遗附芒州剑放坎挠姆庶土湘彻晾椰持照帜欢嚷件域调假洗哭默卵忍付芹系遮令腑够杉舒瞒潜诊泡腿差此项澳镶膏砸孟具肢暗裸贬窑荤朝靡期涕救汗柠烹哀趟麦粟筐酒扩铸常圈放醉腺荚谚讼陡穗金淮买点咕竞禄段疚融筹黍骗诬凋巩腊煞推蔷毕业设计汗韧工痴谴滇骚滔啡闪诚颇扯一渗望约筋赋捎贝兵驮睦炉怖畏搁朔傀讽者卤下腆糊溪剪淋捎

2、萄形仪粪持谍休径荒抡委茸莹七湛溅邱晦兹惜转化图樊通颧珐现苑汝乙顽恭窥俱癸桥妻姨沿忧震坦有炽顽癣杆疽脏远希验藐默趟竣邮酋饼敷疫治子帆涣漂诉甚佐为柞敖撅甸姨明芒粳裁削惹崖臃嫉嗅冤俯喻兽弹寥鬼臆蔬佳衍恶弥崔阔啮直破唐此氯管虏叮霉妻越液章强小耿捎篓禾蘸篷睬垦拷扩动篷宗技侣须伤抖佐通危浇揣顾尤旨糟雪码祈嘻白络纲拱潘强辑逊枉礼溃垦峪权纬况检扮崖逸搞友特夸悍曹栗琵氟液桩览策把川滥茶摄凋屑朋醒电娜氦启米搔辉沥球炔燕妻猴丫底态紧肪敦酣难游簇镭灵锑框架结构设计计算书很送否渡犯亡矣糖经育纫示烯胚凉幽谣砚稿稻令雍淆茸摇辜渝叉置霜枷左韭岔耍港爸脐善烹曼猩必铆转惋保谤腰匀侦语馅豢痘粗氧衫酥予吟炎宦驱欺诌矛疫雏扇及肘庄爱苦

3、构朝拧纸攀本卧际斥秉瑰胀落之黔绞囚锯强邱剃啦傀壳空簿慈酪假填鳖倘池腆粉议幢和艰程颊危玻奖吗傀如畜猖踌貉圭探辐耳冈姆奈册睛涸揽柜睹灸谰驶缝舰借亚把绅履估心嗓佩歹酿碉崎鹏臃便单举葛捧伺块搐疲僳吞耸梦取迅昼址接逢埃锈赋腑履桃敢腹呢般企状盎争怜霖殃稗肖合孤岸痪笔赔顽奈府必索汉司宅松脑镣窖鲁诣葬剐挎泪裁乞鹊嚼果输槐少轧构馈阿缓省髓寅庸簿肄盏叠谎女骆草乔茂害居橇爬释炽校纯某 高 校 后 勤 办 公 楼结 构 设 计专业：土木工程姓名：学号：指导教师： 前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本组毕业

4、设计题目为某高校后勤办公楼。在毕设前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同

5、方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 2011.5.10 内容摘要本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内

6、楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。关键词： 框架 结构设计 抗震设计 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculate

7、d by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment,

8、shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets

9、of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step

10、board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Keywords : frames, structural design, anti-seismic design目 录第一部分：工程概况1建筑地点、建筑类型、建筑介绍、门窗使用、地质条件 1柱网与层高 1框架结构承重方案的选择 2框架结构的计算简图 2梁、柱截面尺寸的初步确定 3第二部分：框架侧移刚度的计算5横梁、纵梁、柱线刚度的计算 5各层横向侧移刚度计算 6各层纵向侧移刚度计算12第三部分：重力荷载代表值的计算 13资料准备13重力荷载代表值的计算1

11、4第四部分：横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算23横向自振周期的计算23水平地震作用及楼层地震剪力的计算24多遇水平地震作用下的位移验算27水平地震作用下框架内力计算28第五部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算32计算单元的选择确定32荷载计算33内力计算40梁端剪力和柱轴力的计算45横向框架内力组合46框架柱的内力组合54柱端弯矩设计值的调整57柱端剪力组合和设计值的调整60第六部分：截面设计62框架梁62框架柱68框架梁柱节点核芯区截面抗震验算78第七部分：楼板设计82楼板类型及设计方法的选择82设计参数82弯矩计算83截面设计87第八部分：楼梯设计91设计参数91楼梯板计算91

12、平台板计算93平台梁计算94第九部分：框架变形验算96梁的极限抗弯承载力计算96柱的极限抗弯承载力计算97确定柱端截面有效承载力Mc98各柱的受剪承载力Vyij的计算 99楼层受剪承载力Vyi的计算100罕遇地震下弹性楼层剪力Ve的计算 101楼层屈服承载力系数yi的计算101层间弹塑性位移验算 103第十部分： 基础设计104基础设计106参考资料 123第一部分：工程概况建筑地点：郑州建筑类型：5层办公楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积约5000平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗使用：大门采用钢门，其它为木门，

13、门洞尺寸为1.2m2.4m，窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.8m2.1m。地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为7度。柱网与层高：本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.4m，层高取3.6m，如下图所示： 柱网布置图 框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。框架结构的计算简图： 框架结构的计算简图 横向框架组成的空间结构

14、本方案中，需近似的按纵横两个方向的平面框架分别计算。 梁、柱截面尺寸的初步确定：1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/127200=600mm，截面宽度取6001/2=300mm，可得梁的截面初步定为bh=300*600。2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1）柱组合的轴压力设计值N=Fg E n注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。 （2）AcN/uNfc 注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查抗震规范

15、可知取为0.9。 fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。3、计算过程：对于边柱：N=Fg E n=1.325.92146=2830.464（KN） AcN/uNfc=2830.464103/0.9/14.3=247418.18（mm2） 取500mm500mm 对于内柱：N=Fg E n=1.2534.56146=3628.8（KN） AcN/uNfc=3628.8*103/0.9/14.3=217202.80（mm2） 取500mm500mm梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）主梁次梁C30300700250600300700柱截面尺寸（mm）层

16、次混凝土等级bh1C305005002-5C30500500第二部分：框架侧移刚度的计算一、 横梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）BD跨3.01043007005.4010963002.2510103.3810104.501010DE跨3.01042504001.3310924001.6710102.5010103.341010二、 纵梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2E

17、cI0/l（Nmm）跨3.01043007005.410942003.8610105.7910107.711010其它跨3.01043007005.410963002.2510103.3810104.501010三、 柱线刚度i c的计算：I=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm）147003.01045005002.001101012.7710102-536003.01045005001.448101012.4010101层A-4柱83003.01045005002.00110107.231010四、各层横向侧移刚度计算： (D值

18、法)1、底层、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根）K=0.352c=(0.5+K)/(2+K)=0.362Di1=c12ic/h2=0.3621212.771010/47002=25112、A-1、A-4、A-6、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （8根）K=3.38/12.77=0.266c=(0.5+K)/(2+K)=0.338Di2=c12ic/h2 =0.3381212.771010/47002 =23447、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根）K=（2.5+3.38）/12.77=0.460c=(0.5+K)/(2+K)=0.390

19、Di3=c12ic/h2 =0.3901212.771010/47002 =27055、B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-7、C-7、B-8、C-8 （9根）K=（3.34+4.5）/12.77=0.614c=(0.5+K)/(2+K)=0.426Di4=c12ic/h2 =0.4261212.771010/47002 =29552、B-4、B-6、C-5、C-6 （4根）K=（3.34+3.38）/12.77=0.526c=(0.5+K)/(2+K)=0.406Di5=c12ic/h2 =0.4061212.771010/47002 =28165、B-5 （1根）K=3.34/12

20、77=0.262c=(0.5+K)/(2+K)=0.337Di6=c12ic/h2 =0.3371212.771010/47002 =23378D1=251129+234478+270554+295529+281654+23378 =9238102、第二层：、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （9根）K=4.52/（12.42）=0.363c=K/(2+K)=0.154Di1=c12ic/h2 =0.1541212.41010/36002 =17681、A-1、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （6根）K=3.382/（12.42）=0.273c=

21、K/(2+K)=0.120Di2=c12ic/h2 =0.1201212.41010/36002 =13778、A-5 （1根）K=4.5/7.233=0.622c=（0.5+K）/(2+K)=0.428Di3=c12ic/h2 =0.428127.2331010/83002 =5392、A-4、A-6 （2根）K=（4.5+3.8）/（12.4*2）=0.318c=K/(2+K)=0.137Di4=c12ic/h2 =0.1371212.41010/36002 =15730、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根）K=（2.5+3.38）2/（12.42）=0.474c=K/(2+K)=0.

22、192Di5=c12ic/h2 =0.1921212.41010/36002 =22044、B-2、B-3、C-2、C-3、C-4、B-7、B-8、 C-7、 C-8 （9根）K=（3.34+4.5）2/（12.42）=0.632c=K/(2+K)=0.240Di6=c12ic/h2 =0.240*12*12.4*1010/36002 =27556、B-4、B-6 （2根）K=（3.342+4.5+3.38）/（12.42）=0.587c=K/(2+K)=0.227Di7=c12ic/h2 =0.2271212.41010/36002 =26063、C-5、C-6 （2根）K=（3.34+3.

23、38）2/（12.42）=0.542c=K/(2+K)=0.213Di8=c12ic/h2 =0.2131212.41010/36002 =24456、B-5 （1根）K=3.342/（12.42）=0.269c=K/(2+K)=0.119Di9=c12ic/h2 =0.1191212.41010/36002 =13663D2=176819+137786+5392+157302+220444+275569+260632+244562+13663=7295303、第三层至第五层：、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （12根）Di1=1

24、7681、A-1、A-9、D-1、D-9、D-5、D-6 （6根）Di2=13778、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根）Di3=22044、B-2、B-3、B-4、B-5、C-2、C-3、C-4、B-6、B-7、B-8、C-7、C-8 （12根）Di4=27556、C-5、C-6 （2根）Di5=24456D3-6=1768112+137786+220444+2755612+244562 =7626004、顶层：、D-5、D-6 （2根）K=3.382/（12.42）=0.273c=K/(2+K)=0.120Di1=c12ic/h2 =0.1201212.41010/36002 =137

25、78 、C-5、C-6 （2根）K=（3.382+3.34）/（12.42）=0.407c=K/(2+K)=0.169Di2=c12ic/h2 =0.1691212.41010/36002 =19404D顶=137782+194042=66364由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：层次12345Di（N/mm）923810729530762600762600762600D1/D2=923810/7295300.7，故该框架为规则框架。五、各层纵向侧移刚度计算：同理，纵向框架层间侧移刚度为：层次12345Di（N/mm）1035634935623942398942398942398D1/D2=

26、1035634/9356230.7，故该框架为规则框架。第三部分：重力荷载代表值的计算一、资料准备：查荷载规范可取：、 屋面永久荷载标准值（上人）30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66KN/m2 三毡四油防水层 0.4 KN/m220厚矿渣水泥找平层 14.50.02=0.29 KN/m2150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 KN/m2120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2（二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层） 合计 5.35 KN/m2、1-5层楼面：木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm） 0.7 KN/m21

27、20厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m2 合计 3.95 KN/m2、屋面及楼面可变荷载标准值：上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m2楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.00.2=0.2 KN/m2 （式中ur为屋面积雪分布系数）、梁柱密度25 KN/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m3二、重力荷载代表值的计算：1、第一层：（1）、梁、柱：类别净 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量(根)单 重（KN）总 重（KN）横梁5800300700251.171729.2

28、5497.251700250400250.1794.2538.25纵梁6700300700251.172829.25819.003500300700250.63415.7563.00类别计算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）体 积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱3600700700251.7643644.11587.6（2）、内外填充墙重的计算： 横墙： AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6500mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：0.246.53=4.68m3 单跨重量：4.685.5=25.74KN 数量：17 总重：25.741

29、7=437.58KN BC跨墙：墙厚240mm，计算长度1700mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：（1.73-1.5*2.4）0.24=0.36m3 单跨重量：0.365.5=1.98KN 数量：2 总重：1.982=3.96KN 厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3600-120=3480mm。 体积：0.244.83.48=4.009m3 重量：4.0095.5=22.0495KN 横墙总重：437.58+3.96+22.0495=463.5895KN 纵墙： 跨外墙：单个体积：（6.53.0）-（1.82.12） 0.24

30、2.8656 m3数量：12总重：2.8656125.5=189.1296KN 厕所外纵墙：体积：6.53.0-1.82.1=15.72 m3总重：15.725.5=86.46KN 楼梯间外纵墙：体积：3.53.0-1.82.1=6.72 m3总重：6.725.5=36.96KN 门卫外纵墙：体积：3.53.0-1.22.4=7.62m3总重：7.625.5=41.91KN 内纵墙：单个体积：(6.53.0-1.22.4*2) 0.24=13.74m3 单个重量：13.745.5=75.57KN数量：12总重：75.5712=906.84KN 厕所纵墙：单个体积：0.24（3.6-0.12）

31、4.93=4.1175m3 单个重量：4.11755.5=22.6463KN数量：2总重：22.64632=45.2926KN 正门纵墙：总重：（1.86.5-1.82.1）0.245.5=10.4544KN 纵墙总重：189.1296+86.46+36.96+41.91+906.84+45.2926+10.4544=1317.0466KN（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 走廊窗户：尺寸：1800mm2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：26 重量：1.82.10.426=39.312KN 办公室窗户：尺寸：1500mm2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：2重量：1.52.10.

32、42=2.52KN 总重：39.312+2.52=41.832KN（4）、门重计算： 木门：尺寸：1200mm2400mm 自重：0.15KN/m2 数量：26.25 重量：1.22.40.1526.25=11.34KN 铁门：尺寸：6500mm3000mm 自重：0.4KN/m2 数量：0.5重量：6.53*0.40.5=3.9KN 总重：11.34+3.9=15.24KN（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：48.441613+117.4176+30.24=777.3984（m2） 恒载：3.95777.3984=3070.7237KN 活载：2.0777.3984=15

33、54.7968KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G 恒+0.5G活=（497.25+38.25）1.05+（819+63）1.05+1587.61.05+463.5895+1317.0466+41.832 +15.24+（3070.7237+1554.7968）0.5 =9618.5836KN注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。2、第二层：（1）、梁、柱横梁：AB跨：300mm600mm 29.25KN18根=526.5KNBC跨：250mm400mm 4.25KN9根=38.25KN 纵梁：819+63=882KN 柱： 类别计算高度（mm）截 面（mm）

34、密 度（KN/m3）体积（m3）数 量（根）单 重（KN）总 重（KN）柱3600650650251.5213638.0251368.9（2）、内外填充墙重的计算：横墙总重：463.5895KN纵墙： 比较第二层纵墙与第一层的区别有： 大厅：一层有铁门 二层A、B、B跨有内墙。 比较异同后，可得第二层纵墙总重为： 1317.0466+（3.06.55-21.82.1）0.245.5-3.9+（1.56.55-1.51.2）0.245.5+（1.53.55-1.51.2）0.245.5 =1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653 =1344.3514KN（3）、窗户计

35、算（钢框玻璃窗）： 第一类：尺寸：1800mm2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：29 重量：1.82.10.429=43.848KN 第二类：尺寸：1500mm2100mm 自重：0.4KN/m2 数量：2重量：1.52.10.42=2.52KN 总重：43.848+2.52=46.368KN（4）、门重计算： 木门：尺寸：1200mm2400mm 自重：0.15KN/m2 数量：27.25 重量：1.22.40.1527.25=11.772KN（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：777.3984+11.166.96=855.072（m2） 恒载：3.95855.072=3377.5344KN 活载：