土木工程毕业设计计算书

土木工程毕业设计计算

书

Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

1 工程概况

建设项目名称：龙岩第一技校学生宿舍

建设地点：龙岩市某地

建筑类型：八层宿舍楼，框架填充墙结构，基础为柱下独立基础，混凝土C30。

设计资料：

地质水文资料：由地质勘察报告知，该场地由上而下可分为三层：

杂填土：主要为煤渣、石灰渣、混凝土块等，本层分布稳定，厚米；

粘土：地基承载力标准值fak=210Kpa, 土层厚米

亚粘土：地基承载力标准值fak=300Kpa, 土层厚米

气象资料：

全年主导风向：偏南风夏季主导风向：东南风冬季主导风向：西北风

基本风压为：m2（c类场地）

抗震设防要求：七度三级设防

建设规模以及标准：

1 建筑规模：占地面积约为1200平方米，为8层框架结构。

2建筑防火等级：二级

3建筑防水等级：三级

4 建筑装修等级：中级

2 结构布置方案及结构选型

结构承重方案选择

根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用横向框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图，如图所示。

主要构件选型及尺寸初步估算

主要构件选型

（１）梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构

图结构平面布置图

（２）墙体采用：粉煤灰轻质砌块

（３）墙体厚度：外墙:250mm，内墙:200mm

（４）基础采用：柱下独立基础

梁﹑柱截面尺寸估算

（１）横向框架梁:

中跨梁（BC跨）：

因为梁的跨度为7500mm，则.

取L=7500mm h=(1/8~1/12)L=~625mm 取h=750mm.

4

7.9

750

7250

>

=

=

h

l

n=

=h

b)

3

1

~

2

1

(375mm~250mm 取b=400mm 满足b>200mm且b 750/2=375mm

故主要框架梁初选截面尺寸为：b×h=400mm×750mm

同理，边跨梁（AB、CD跨）可取：b×h=300mm×500mm

（２）其他梁：

连系梁：

取L=7800mm h=(1/12~1/18)L=650mm~433mm 取h=600mm ==h b )3

1~21(300mm~200mm 取b=300mm

故连系梁初选截面尺寸为：b ×h=300mm ×600mm

由于跨度一样，为了方便起见，纵向次梁截面尺寸也初选为：

b ×h=300mm ×600mm

横向次梁：跨度L=6300mm h=(1/12~1/18)L=525mm~350mm 取h=450mm ==h b )31~21(225mm~150mm 取b=250mm

故横向次梁初选截面尺寸为：b ×h=250mm ×450mm

（3）框架柱:

)201~151()201~151(==H h ×3000=~281mm b=(1~2/3)h 取b=h ① 按轴力估算: A 、D 列柱: No=8×2×× m 2×14KN/m 2=2752KN

B 、

C 列柱: No=8×2×× m 2×14KN/m 2=6027KN

② 按轴压比验算:此建筑抗震等级为三级，μ=

选C30型混凝土 c f = N /㎡ N=

B 、

C 列柱：mm mm mm f N A c 7497495619583

.149.010*******.12?==???=≥μ A ﹑D 列柱：mm mm mm f N A c 5065062565973.149.010*******.12?==???=≥

μ 故初选柱截面尺寸为： B 、C 列柱： b ×h=750mm ×750mm

A ﹑D 列柱： b ×h=600mm ×600mm

确定结构计算简图

三个假设：

①平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；

②楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；

③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。

计算简图

根据结构平面布置图,选定第5轴线作为计算单元. 如图所示

框架梁跨度(按柱中心线确定)：

A B 、CD 跨: 6300mm

BC 跨: 7500mm

框架柱高度：

假定基础顶面到室外地面的距离为500mm,则可

取底层:H1=4500+300+500=5300mm

其它层:H2=H3=H4=H5=H6=H7=H8=H9=3000mm

框架计算简图如图所示

图 框架计算单元

梁﹑柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算

梁﹑柱惯性矩计算

计算梁截面惯性矩时，考虑到现浇楼板的作用，边跨取I=，中跨取I=2I O （I O 为不

考虑梁翼缘作用的梁截面惯性矩）

图 框架计算简图

主要框架梁： 4103

310406.112

75040012mm bh I b ?=?== 次要框架梁： 493

310125.312

50030012mm bh I b ?=?==

边框架梁： 41010110109.210406.15.10.2mm I I b ?=??== 中框架梁： 41010210812.210406.10.20.2mm I I b ?=??== 内柱： 4103

3

1064.21275075012mm bh I o ?=?==

外柱： 4103

31008.11260060012mm bh I o ?=?==

梁﹑柱线刚度计算

根据公式 i=EI/l

可以得出梁﹑柱的线刚度如下(E=E C )

梁： iA 8B 8= iC 8D 8=×109E/6300=×106E

ib 8C 8=×109E/7500=×106E

柱： iD 1D 0=×1010E/5300=×106E iC 1C 0=×1010E/5300=×106E

iD 7D 8=×1010E/3000=×106E iC 7C 8=×1010E/3000=×106E

梁﹑柱相对线刚度计算

取iD 1D 0值作为基准值1.算得梁﹑柱的相对线刚度标于图中。

3. 荷载标准值计算

永久荷载

作用于框架梁上的均布荷载

1 屋面恒载

三毡四油屋面防水层 m 2 1:3水泥沙浆找平层 20mm m 2 水泥蛭石板保温层 60mm m 2 1:8水泥炉渣找坡 80mm m 2

1:3水泥沙浆找平层 20mm m 2

现浇钢筋混凝土板 100mm m2

板底抹灰 20mm m2

合计m2 2 楼面恒载

水磨石地面m2

现浇钢筋混凝土板 100mm m2

板底抹灰 20mm m2

合计m2

3 框架梁自重

边跨框架梁： 25=m

中跨框架梁： 25=m

4 柱子自重

上层柱：外柱： 25 3=27kN /根

内柱： 0. 75 25 3= /根

底层柱：外柱： 25 = /根

内柱： 0. 75 25 = /根

5 墙自重及两面抹灰

女儿墙： 8=3KN/m 两面抹灰：m

2~8层：内墙: （） 8=4kN/m （） 8=m

外墙: （） 8=5kN/m （） 8=m

底层: （） 8=m （） 8= kN/m

6 作用在框架梁上的恒载（走廊板按单向板计算）

楼面荷载分配按双向板进行等效分配

短向分配：5aq/8

长向分配：aq b

a b a ])2()2(21[32+- 顶层：（走廊板按单向板计算）

边跨框架梁自重 25= kN/m

梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m

中跨框架梁自重 25= kN/m

梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m

qA 1=qB 1=qG 4=qH 4= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=233.9 3.9[12()()]11.042 6.32 6.3

-+???= kN/m qE 4=qF 3=qC 4=Qd 1= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8= kN/m

所以，作用在框架梁上的线荷载为：

qL 5=qL 1=+ 2= kN/m qL 2=qL 4=+ 2= kN/m

qL 3= kN/m

同理可求得作用在框架梁上的集中荷载为F=

作用在标准层梁上的线荷载以及集中荷载同理可以求出，在此不再赘述，仅列结果如下： 标准层框架梁上的线荷载为：

qL 5=qL 1=+ 2= kN/m qL 2=qL 4=+ 2= kN/m

qL 3= kN/m

集中荷载为F=

恒载作用于框架柱上的集中荷载

计算方法：每层柱分为上下两个截面，其中：

上截面集中荷载=与柱相连接的纵向框架梁自重以及其上墙体、次梁传来恒载、楼面结

构层传来恒载之和

下截面集中荷载=上截面传来荷载+该层柱自重 1 边跨

顶层： 连系梁自重 qL 6=qL 7= qL 16=qL 17= 25= kN/m 梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m 横向次梁自重 L 18=qL 19= qL 24=qL 25= 25= kN/m 侧粉刷 2 （） 17= kN/m 女儿墙自重 3 = kN

墙面抹灰 kN/m

qA 3=qB 3=qG 2=qH 2= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=233.9 3.9[12()()]11.042 6.32 6.3

-+???= kN/m qA 2=qB 2=qG 3=qH 3= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8= kN/m

所以，作用在边跨柱顶的集中荷载为

F81 =［（+） （2 2）+（++） ］ 2+

=

作用在边跨柱底的集中荷载为

F82=+27=

七层： 连系梁自重 qL 6=qL 7= qL 16=qL 17= 25= kN/m 梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m 连系梁上纵墙自重 （） 8 = kN 墙面粉刷 2 （） 17=m

横向次梁自重 L 18=qL 19= qL 24=qL 25= 25=m

梁侧粉刷 2 （） 17=m

横向次梁上横墙自重 （） 8=m

墙面粉刷 2 （） 17=m

qA 3=qB 3=qG 2=qH 2= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=233.9 3.9[12()()] 6.922 6.32 6.3

-+???=m qA 2=qB 2=qG 3=qH 3= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8= kN/m

所以，作用在边跨柱顶的集中荷载为

F71 =［（++） 2+（+++） （2 2）］ 2++=+=

作用在边跨柱底的集中荷载为

F72=+27=

同理可算得其余各层柱集中荷载，在此不再赘述，仅列结果如下

六层 F61=+= F62=+27=

五层 F51=+= F52=+27=

四层 F41=+= F42=+27=

三层 F31=+= F32=+27=

二层 F21=+= F22=+27=

一层 F11=+= F12=+=

2 中跨

顶层：连系梁自重 qL 14=qL 15= qL 18=qL 19= 25= kN/m

梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m

qA 4=qB 4=qG 1=qH 1= = kN/m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8= kN/m

qE 1=qF 2=qC 1=qD 2= =m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=232.55 2.55[12()()]7.222 3.92 3.9

-+???=m 所以，作用在中跨柱顶的集中荷载为

F81 =（++） 2/2+（+） 2+ 2

+ 2=

作用在边跨柱底的集中荷载为

F82=+=

七层： 连系梁自重 qL 8=qL 9= qL 14=qL 15= 25= kN/m 梁侧粉刷 2 （） 17= kN/m 横向次梁自重 L 18=qL 19=qL 24=qL 25=L 20=qL 21=qL 22=qL 23

= 25=m

梁侧粉刷 2 （） 17=m 横向次梁上横墙自重 （） 8=m 墙面粉刷 2 （） 17=m

qA 4=qB 4=qG 1=qH 1= =m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8=m

qE 1=qF 2=qC 1=qD 2= =m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(

21[32+-=232.55 2.55[12()()] 4.532 3.92 3.9-+???=m

所以，作用在中跨柱顶的集中荷载为

F71 =++ 2/2+（+） 2+ 2

+ 2+242=+=

作用在边跨柱底的集中荷载为

F72=+=

同理可算得其余各层柱集中荷载，在此不再赘述，仅列结果如下

六层 F61=+= F62=+=

五层 F51=+= F52=+=

四层 F41=+= F42=+=

三层 F31=+= F32=+=

二层 F21=+= F22=+=

一层 F11=+= F12=+=

恒载作用受荷简图如图所示

活荷载

查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为m 2,上人屋面均布活荷载标准值为m 2 。 作用在框架梁上的活荷载

1 作用在框架梁上的均布活荷载

qL 1=qL 5= 2=m(峰值)

则等效均布荷载为

图 恒载作用受荷简图 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=233.9 3.9[12()()]7.82 6.32 6.3

-+???=m qL 2=qL 4= 2=m(峰值)

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8=m

2 作用在框架梁上的集中活荷载 qE 3=qF 4=qC 3=qD 4= =m(峰值)

则等效均布荷载为 q=aq b a b a ])2()2(21[32+-=232.55 2.55[12()()] 5.12 3.92 3.9

-+???=m qI 1=qI 2=qK 1=qK 2= =m （均值）

qC 2=qE 2=qF 1=qD 3= =m （峰值）

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8=m

所以集中荷载为

F=［ (2 2)+ 2+ 2］ 2

=

作用在框架柱上的集中活荷载 1 边跨 qA 2=qB 2=qG 3=qH 3= =m （峰值）

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8=m

qA 3=qB 3=qG 2=qH 2= =m （峰值）

则等效均布荷载为 q=233.9 3.9[12()()] 3.92 6.32 6.3

-+???= kN/m 所以，作用在边跨柱子上的集中活载为

F A =F D = 2/2+ 2/(2 2)=

2 中跨 qA 4=qB 4=qG 1=qH 1= =m （峰值）

则等效均布荷载为

q=5aq/8=5 8=m

qC 1=qE 1=qF 2=qD 2= =m （峰值）

则等效均布荷载为

q=232.55 2.55[12()()] 2.552 3.92 3.9

-+???=m 所以，作用在边跨柱子上的集中活载为

F B =F C =+ + 2+ 2=

活载作用受荷简图如图所示

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

29.33KN

29.33KN 58.66KN 58.66KN 87.99KN 87.99KN 117.32KN 117.32KN 146.65KN 146.65KN 175.98KN 175.98KN 205.31KN 205.31KN 234.64KN

234.64KN

381.28KN 381.28KN

333.62KN 333.62KN 285.96KN 285.96KN 238.3KN 238.3KN 190.64KN 190.64KN 142.98KN 142.98KN 95.32KN 95.32KN 47.66KN 47.66KN

5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M 5.1KN.M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

6.54KN/M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

285.96KN 285.96KN 333.62KN 333.62KN 381.28KN

381.28KN 47.66KN

47.66KN

95.32KN

95.32KN 142.98KN

142.98KN 190.64KN

190.64KN 238.3KN 238.3KN 234.64KN 234.64KN

205.31KN 205.31KN

175.98KN 175.98KN 146.65KN 146.65KN

117.32KN 117.32KN 87.99KN

87.99KN 58.66KN 58.66KN 29.33KN 29.33KN

6.54KN/M

51.95KN 51.95KN

3.19KN/M 3.19KN/M 6.54KN/M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 6.54KN/M

6.54KN/M

3.19KN/M

51.95KN

3.19KN/M 51.95KN 图

活载作用受荷简图

风荷载

风压标准值计算公式为：w=βZ

μS

μZ

ω

本地区基本风压为：w 0=

地面粗糙类别为C 类；风振系数：βZ =1+H i /H ξγ/μZ

表

H 总= B

≈58m H/B ≈

查表：脉动影响系数γ=

表

结构基本周期：

323/1053.025.0B H T ??+=-=3237.18/5.281053.025.0??+-=

ω0 = =m 2 ω0T 2

= = 查表得：脉动增大系数ξ=

βZ =1+H i /H ξγ/μZ

表

ωk =βZ μS μZ ω0

∵结构高度H=<30m,故取βZ =, μS =

表

转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）

8层： F

= 2+ =

W8K

= （+） 2=

7层： F

W7K

6层： F

= （+） 2=

W6K

= （+） 2=

5层： F

W5K

4层： F

= （+） 2=22KN

W4K

3层： F

= （+） 2=

W3K

2层： F

= （+） 2=

W2K

= 2+ = KN

1层： F

W1K

风荷载受荷简图如图所示

图风载作用受荷简图

地震荷载

重力荷载代表值计算

所谓重力荷载代表值是指的一个变形缝范围内楼层所有恒载与活荷载标准值的组合值，即恒载＋活载,具体计算结果如下:

1 恒载

屋面重力值：G

面= （ + 7 ）=5515KN

楼板重力值：G

板= （ + 7 ）=3459K

梁重力值：G1= 25 9+ 25 17+

25 36+ 3 4 25+ 25 5+ 25 13+(2 9+2 17+2 36+2 3

4+2 5+2 13) 17=3073KN

柱重力值： G

上柱=27 17+ 18+ 25 3 12=1256KN

G

底柱= 17+ 18+ 25 12=2218KN

突出屋面部分板自重：G2= =

楼梯自重：楼梯间荷载近似取为楼面荷载的倍，即q= =m2

为了安全起见取大值，可取q=6KN/m2，则楼梯自重为

G

梯=6 + + =

墙重力值：G女儿墙=（2 +3 2+ 5 2+ 2+ 3） 3=

标准层墙重：G3= 8 2+ 8 2+ 3

8+ 8 3 2+ 8+ 3 8 2+ 8 3 (3+ 3)+ 3 8 12=1936KN

G

标门窗= 2+ (15 2+12 2)=67KN

G

墙= 8 + 8 2+ 8

6=1132KN

G

底门窗= + =148KN

G

突柱= 25 12=101KN

G

突墙 = 2 8+ 8+ 8+

8+ 8+ 8=449KN

2 活荷载

Q= (3 + 5+ 2 + =2062KN

Q

突板= +3 =143KN

3 重力荷载代表值

G 8 = G

面+G梁+G上柱/2+ G标墙/2+Q/2+ G女儿墙+（G2

+G

突墙+G突柱+Q突板/2） 3

=5515+3073+1256/2++1936/2+2062/2+（+101+449+143/2）=12733KN

G

7= G

板+G梁+G上柱+ G标墙+Q/2

=3459+3073+1256+1936+2062/2=10755KN

G 2=G

3

=G

4

=G

5

=G

6

=G

7

=10755KN

G

1= G

板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标墙/2+G底墙/2+Q/2

=3459+3073+1256/2+2218/2+1936/2+1132/2+2062/2 =10834KN

柱抗侧移刚度D的计算

1 横梁线刚度

为了简化计算，框架梁截面惯性矩增大系数取

AB、CD跨：k

b =iC

8

D

8

×=5×105 3 104×=18 109N·mm

BC跨： k

b =iB

8

C

8

×=×105 3 104×= 109 N·mm

2 柱的线刚度

边柱：底层： k c= 105 3 104= 109N·mm

其它层： k

c

=36 105 3 104=108 109N·mm

中柱：底层： k c= 105 3 104= 109N·mm

其它层： k

c

=88 105 3 104=264 109N·mm

3 框架柱的侧移刚度D值

表 2～8层D值的计算

表底层D值的计算

4 计算框架自振周期

各层D值汇总（见表）

表各层D值汇总

按顶点位移法计算，考虑轻质砌块墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数α0=，计算公式为T1=α0T

,式中△T为顶点横向框架顶点位移计算位移。按D值法计算。见表

5 水平地震作用标准值和位移的计算

多遇地震作用下，设防烈度为7度，查表αmax =.龙岩市反应谱特征周期查表Tg=,Tg ＜T 1＜5Tg

∴034.008.0)88

.035.0()(

9

.0max 9.011=?=?=ααT Tg 6 水平地震作用计算

因为T 1=＞ Tg= =.尚需考虑顶部附加水平地震作用。 δn=+= +=

结构总水平地震作用标准值：F ek =α1Geq= 88097=2546KN 顶部附加的集中水平地震作用为：ΔFn=δn ·F ek = 2546=356KN 表 横向框架顶点位移计算

T 1= 416.0=

)1(8

1

n EK i

i i

i

i i F H

G H G F δ-=

∑=

i

i i

H G ∑=8

1

=10834 +10755 ++++++12733

=

同理：F 2=134KN F 3=182KN F 4=231KN F 5=279KN F 6=327KN F 7=376KN F 8=423KN F 8＇=875KN

F i ,V

i

和△ue的计算（见表）

表 F i,V i和△ue的计算

应将地震作用按柱刚度转化为计算单元的那一榀框架,转化后地震作用下框架计算简图如图所示。

4 内力分析

作用于框架上的荷载总的分为两大类型,即水平作用和竖向作用,对竖向作用可不考虑框架的侧移,故可采用弯矩二次分配法计算;水平作用考虑框架节点转动,采用D值法分析,各种作用的内力计算分述如下:

恒载作用下的内力计算

固端弯矩计算

1 恒荷载作用下框架梁两端的固端弯矩

由于结构和荷载都对称，故可取半结构进行内力计算，如图所示

AB跨：

八层

MAB=-ql2/12=×2/12=·m

MBA=ql2/12=×2/12=·m

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