土木工程專業(yè)商務大樓計算書畢業(yè)設計論文計算說明書.doc

商務大樓計算書商務大樓計 算 書一 設計資料1 工程概況本工程是某公司為承接各項業(yè)務的辦公大樓。該大樓共三層，底層為營業(yè)大廳，二層為辦公用房，三層為會議用房和辦公用房。根據(jù)建筑和使用要求，本建筑設計為三層框架結(jié)構(gòu)。（1）設計層數(shù)：三層全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)（2）建筑面積：950平方米（3）設計標高：室內(nèi)外高差0.45米（4）主要做法： 樓面：XB頂面為25mm厚水泥砂漿找平層，1：2水泥砂漿加107膠水著色粉面層5mm厚，板底為20mm厚水泥砂漿抹灰 屋面：XB上依次為20mm厚水泥砂漿找平層，膨脹珍珠巖保溫層120mm厚（3%找坡，最薄處80mm厚）。三氈四油防水層，最上面撒綠豆砂保護，為不上人屋面，板底為20mm厚水泥砂漿抹灰 墻體：外圍墻為多孔磚配M5混合砂漿砌筑，內(nèi)外分別為20mm厚混合砂漿和水泥砂漿抹面，內(nèi)隔墻除240厚為多孔磚砌筑外，其余為輕質(zhì)隔墻板，抹灰做法同外墻內(nèi)抹灰 門窗：門為木門，窗為塑鋼窗，一層出入口采用鋁合金門窗2 地質(zhì)情況（1）地下水位埋深在室外地表下0.5米（2）基礎持力層為褐黃色粉質(zhì)粘土，地基承載力特征值為100 kN/m2（3）土重度按20 kN/m3作為計算依據(jù) 3 基本風壓地面粗糙類別屬C類，基本風壓為0.55 kN/m24 結(jié)構(gòu)設計參數(shù)抗震設防烈度為7度，抗震等級為3級，場地類別為類，設計基本地震加速度為0.10g5 材料選用鋼材： HPB235 HRB335 混凝土： C20 C30 XB、LT配筋，KJ構(gòu)件箍筋選用HPB235，其他選用HRB335基礎墊層選用C10，KL、XB選用C20，其他選用C306 常用材料比重鋼筋混凝土： 水泥砂漿： 多孔磚墻（雙面粉刷）：塑鋼門窗 ： 木門窗： 普通機制粘土磚：加氣砌塊砌體：7 樓面活荷載標準值辦公室： 會議室： 樓梯：衛(wèi)生間： 不上人屋面（考慮雪荷載）： 二 結(jié)構(gòu)選型及梁柱線剛度計算1 柱網(wǎng)尺寸確定（1）柱距：4.2米（縱向）（2）跨度：二跨結(jié)構(gòu)，其中AB軸為7.2米，BC軸為5.4米（3）層高：一層為3.9米，二、三層均為3.6米2 構(gòu)件尺寸確定（1）樓面、屋面XB厚度： BC軸（短跨）：AB軸（長跨）：所有均按四邊支撐雙向板設計。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，板厚取 故本樓層板厚統(tǒng)一選用：h=120mm 。（2）KL尺寸確定：（a） 橫向跨度方向主梁截面尺寸確定： AB軸： 取h=700mm 取b=250mm h/b=2.84,滿足抗震設計要求。 BC軸： 取h=500mm 取b=250mm h/b=2.04,滿足抗震設計要求。（b） 縱向跨度方向主梁截面尺寸確定： 本工程為6跨連續(xù)梁（L=4200mm） 截面選用 （3）KZ尺寸確定： 根據(jù)三級抗震有關(guān)KZ尺寸要求，本工程選用 軸壓比驗算，樓層暫按計算，三級抗震需滿足 因此，所選截面尺寸滿足有關(guān)抗震設計要求。3 梁柱線剛度計算 （1）梁的線剛度 計算梁的線剛度時考慮XB的影響，中框架取 邊框架取 計算結(jié)果見下表。 （2）柱的線剛度（以軸線編號，選中跨KJ3） 計算結(jié)果見下表（3）KJ4中框架柱、框架梁線剛度、側(cè)移剛度見下圖附表：梁的線剛度計算表部位（軸）梁寬b(m)梁高h(m)梁跨L(m)混凝土標號C混凝土彈性模量截面慣性矩邊跨梁中跨梁AB軸0.250.707.20202.557.1510.7253.8014.35.06BC軸0.250.505.40202.552.603.901.855.202.46附表：柱的線剛度計算表層次層高（m）柱號（按中、邊編號）柱根數(shù)混凝土彈性模量截面慣性矩柱線剛度二層或三層3.61軸及7軸邊跨柱A邊23.002.131.78柱B邊2柱C邊22軸至6軸中跨柱A中5柱B中5柱C中5一層4.851軸及7軸邊跨柱A邊23.002.131.32柱B邊2柱C邊22軸至6軸中跨柱A中5柱B中5柱C中5層次層高柱號柱根數(shù)樓層D33.61A52.840.5871.780.9260.9684.84018.642B54.220.6781.1185.5903C51.380.4080.6723.3604A22.130.5160.8511.7025B23.170.6131.0102.0206C21.040.3420.5641.12823.61A52.840.5871.780.9260.9684.84018.642B54.220.6781.1185.5903C51.380.4080.6723.3604A22.130.5160.8511.7025B23.170.6131.0102.0206C21.040.3420.5641.12814.851A53.830.7431.320.5100.5002.5009.9752B55.700.8050.5422.7103C51.860.6110.4112.0554A22.880.6930.4670.9345B24.280.7610.5121.0246C21.400.5590.3760.752說明：1、所有框架柱尺寸均為 2、一層計算高度的確定：設基礎梁頂部距室外地坪0.5米，已知室內(nèi)外高差為0.45米，底層層高為3.9米，故底層計算高度為：0.5+0.45+3.9=4.85米附圖 KJ4中框架柱、框架梁線剛度 單位：KJ4中框架柱、框架梁線剛度 三 荷載計算（豎向）本次設計選用中框架KJ4進行有關(guān)計算，總體結(jié)構(gòu)布置平面及KJ4受荷范圍示意見下圖。1 恒荷載計算（KJ4）（1） 不上人屋面及KL線荷載標準值三氈四油防水層 膨脹珍珠巖保溫層 20mm厚水泥砂漿找平層 120mm后鋼筋混凝土XB 20mm厚板底水泥砂漿抹灰 屋面恒荷載 總體結(jié)構(gòu)布置平面及KJ4受荷范圍示意圖AB軸KL自重：KL自重 KL抹灰 BC軸KL自重：KL自重 KL抹灰 因此，作用在頂層KL（自重）線荷載為： （2） 三層樓面及KL線荷載標準值5mm厚水泥砂漿加107膠水著色粉面層 20mm厚水泥砂漿找平層 120mm后鋼筋混凝土XB 20mm厚板底水泥砂漿抹灰 三層樓面恒荷載 KL同頂層，因此，作用在三層KL（自重）線荷載為 （3） 二層樓面及KL線荷載標準值樓面同三層，因此KL同三層，因此，作用在二層KL（自重）線荷載為： （4） 屋面框架節(jié)點集中荷載（a）A、C軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 0.5m高女兒墻自重（含雙面粉刷） 連系梁傳來屋面自重 因此，A、C軸節(jié)點集中荷載 （b）B軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 連系梁傳來屋面自重 因此，B軸節(jié)點集中荷載 （5） 三層框架節(jié)點集中荷載（a）A、C軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 塑鋼窗自重 窗上、下墻體自重及抹灰 窗側(cè)墻體自重及抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 連系梁傳來樓面自重 因此，A、C軸節(jié)點集中荷載 （b）B軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 墻體自重及抹灰 連系梁傳來樓面自重 因此，B軸節(jié)點集中荷載（6） 二層框架節(jié)點集中荷載（a）A、C軸集中節(jié)點荷載同三層，因此，A、C軸節(jié)點集中荷載為：（b）B軸集中節(jié)點荷載同三層，因此，B軸節(jié)點集中荷載為：（7） 一層框架節(jié)點集中荷載（a）A、C軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 塑鋼窗自重 窗上、下墻體自重及抹灰 窗側(cè)墻體自重及抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 連系梁傳來樓面自重 因此，A、C軸節(jié)點集中荷載 （b）B軸集中節(jié)點荷載連系梁自重 連系梁抹灰 框架柱自重 框架柱抹灰 墻體自重及抹灰 連系梁傳來樓面自重 因此，B軸節(jié)點集中荷載2 活荷載計算（KJ4）（1） 屋面（a）A、C軸集中節(jié)點荷載A、C軸節(jié)點集中荷載為：（b）B軸集中節(jié)點荷載B軸節(jié)點集中荷載為：（2） 三層樓面（a）A軸集中節(jié)點荷載A軸節(jié)點集中荷載為(1/A)軸墻體自重的1/3轉(zhuǎn)換成樓面活載：（b）B軸集中節(jié)點荷載B軸節(jié)點集中荷載為：（c）C軸集中節(jié)點荷載B軸節(jié)點集中荷載為：（3） 二層樓面（a）A、C軸集中節(jié)點荷載同三層，因此，A、C軸節(jié)點集中荷載為： （b）B軸集中節(jié)點荷載同三層，因此，B軸節(jié)點集中荷載為：3 恒荷載、活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖（KJ4）底層層高為4.85米，二、三層的層高均為3.60米，KJ4恒荷載用下計算簡圖如下：附圖 KJ4恒載(包括部分豎向荷載)作用下計算簡圖(線荷載)KJ4活荷載用下計算簡圖如下：附圖 KJ4活載作用下計算簡圖(線荷載)四 內(nèi)力計算1 水平地震荷載作用下的內(nèi)力計算（1） 重力荷載代表值的計算按抗震規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，樓面均布活荷載的組合系數(shù)取0.5，屋面活載不予考慮，及多自由度體系各質(zhì)點的重力荷載代表值取本層樓面重力荷載代表值和各臨層墻、柱全部重力荷載代表值的一半之和，即=i樓層重力荷載代表值+（i+1）層墻柱重力+（i-1）層墻柱重力/2，見下圖： 附圖 取值范圍簡圖各層計算過程如下：屋頂女兒墻（0.5米）自重：屋頂層樓蓋、框架梁自重：三層墻、柱（含門窗）重量：三層樓蓋、框架梁自重：二層墻、柱（含門窗）重量：二層樓蓋、框架梁自重：一層墻、柱（含門窗）重量：三層樓面活載：二層樓面活載：因此，層間模型示意簡圖（2） 水平地震作用下的層間位移驗算（a） 自振周期計算假想框架定點側(cè)移,將計算結(jié)果列表如下：層次三層2571.512571.5118.640.01380.1540二層4048.296619.8018.640.03550.1402一層3827.6910447.499.9750.10470.1047結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非結(jié)構(gòu)墻影響的折減系數(shù)，（b） 多遇水平地震作用計算設防烈度7度，類場地時，設計地震分組為第一組，結(jié)構(gòu)總水平地震作用效應標準值為各地震作用力：（c） 框架各層地震力及彈性位移 計算結(jié)果列于下表多遇地震下樓層剪力和樓層彈性位移層次(m)(m)(kN)(kN)(kN)33.612.052571.51263.99263.991864000.14223.68.454048.29290.15554.141864000.29714.854.853827.69156.29710.43997500.712計算表明，側(cè)移滿足規(guī)范的限值要求。（3） 水平地震作用下框架內(nèi)力分析（采用D值法）以中框架（KJ4）為計算標準值作計算簡圖，將各層柱抗側(cè)剛度及層間抗側(cè)剛度標注，見下圖：采用D值法進行KJ4（左震）作用下框架計算簡圖采用D值法進行KJ4（左震）作用下框架內(nèi)力分析，計算過程見下表： C柱中B柱中A柱中柱端彎矩求得后，利用節(jié)點平衡彎矩分配法，求在水平地震作用下梁端彎矩，利用平衡可求梁端剪力及柱軸力，見下表層次BC跨AB跨柱軸力跨度跨度C軸B軸A軸三層5.419.8410.255.577.221.1127.196.715.571.146.71二層5.452.4227.9614.897.257.5574.1218.2920.464.5425.0一層5.495.9246.9526.467.296.62129.431.3946.929.4756.39（4） 水平地震（左震）作用下KJ4彎矩圖、梁剪力圖、柱軸力圖，見下圖：圖:梁剪力圖： 柱軸力圖：2 風荷載（左風）作用下的內(nèi)力計算（1） 風荷載值計算本工程結(jié)構(gòu)總體高度30m，取風振系數(shù)，對于矩形平面風載體形系數(shù)（迎風面，背風面）；基本風壓，可查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程見下表。表中z未框架節(jié)點至室外地面的高度，A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，計算結(jié)果見風荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖。風壓標準值計算公式為：層次31.01.311.850.740.559.665.1121.01.38.250.740.5515.128.0011.01.34.650.740.5517.339.17（2） 確定風荷載風荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖（單位：kN）（3） 風荷載（左風）作用下中框架（KJ4）內(nèi)力分析（采用D值法）計算過程見下表： C柱中B柱中A柱中柱端彎矩求得后，利用節(jié)點平衡彎矩分配法，求在水平地震作用下梁端彎矩，利用平衡可求梁端剪力及柱軸力，見下表層次BC跨AB跨柱軸力跨度跨度C軸B軸A軸三層5.42.611.340.737.22.763.540.880.730.150.88二層5.48.004.222.267.28.6911.182.762.990.653.64一層5.419.499.065.297.218.6425.06.068.281.429.70（5） 風荷載（左風）作用下KJ4彎矩圖、梁剪力圖、柱軸力圖，見下圖：圖:梁剪力圖：柱軸力圖：4 恒載作用下的內(nèi)力計算 根據(jù)有關(guān)修正，1）除底層外的其它各層柱的線剛度均乘以0.9的折減系數(shù)；2）除底層（1） 取中框架（KJ4）頂層結(jié)構(gòu)受力簡圖（梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成），并標注梁、柱線剛度將梯形荷載折算為等效均布荷載：由荷載等效得： 故折算后的均布線荷載為：將頂層荷載進行折算后的計算簡圖，見下圖各桿端固端彎矩：頂層彎矩分配法計算過程如下圖所示。（2） 取中框架（KJ4）中間層結(jié)構(gòu)受力簡圖，將梯形荷載折算為等效均布荷載：將中間層荷載進行折算后的計算簡圖，見下圖：各桿端固端彎矩：中間層彎矩分配法計算過程如下圖所示。（3） 取中框架（KJ4）底層結(jié)構(gòu)受力簡圖，將梯形荷載折算為等效均布荷載：將底層荷載進行折算后的計算簡圖，見下圖：各桿端固端彎矩：底層彎矩分配法計算過程如下圖所示。（4） 中框架（KJ4）頂層、中間層、底層分層彎矩圖頂層圖：中間層圖：底層圖：（5） 梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：頂層BC、AB軸跨中彎矩： 中間層BC、AB軸跨中彎矩： 底層BC、AB軸跨中彎矩：（6） 各層固端彎矩迭加，并重新分配不平衡節(jié)點，及作彎矩M圖彎矩迭加并進行彎矩重分配，見下表：層次軸線號C軸B軸A軸桿件號上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱3分配系數(shù)-0.3940.6060.270-0.1750.5550.760-0.240桿端彎矩-13.9-13.980.59-14.82-95.4128.97-28.97不平衡M2.943.23-6.23彎矩分配-1.16-1.78-0.87-0.57-1.794.73-1.50結(jié)果彎矩-12.74-15.6879.72-14.25-97.233.70-27.472分配系數(shù)0.2830.2830.4340.2300.1490.1490.4720.6120.1940.194桿端彎矩8.818.81-17.6260.349.689.68-79.737.4-18.7-18.7不平衡M3.052.94-3.363.23-6.47-6.23彎矩分配-1.70-1.70-2.59-1.52-0.98-0.98-3.117.782.462.46結(jié)果彎矩7.117.11-20.2158.828.708.70-82.8145.18-16.24-16.241分配系數(shù)0.2970.2460.4570.2360.1530.1260.4850.6340.2000.166桿端彎矩9.157.57-16.7261.2610.098.30-79.6535.5-19.41-16.09不平衡M-3.79-4.15-8.05彎矩分配-1.13-0.93-1.73-0.98-0.63-0.52-2.025.101.611.34結(jié)果彎矩8.026.64-18.4560.289.467.78-81.6740.6-17.8-14.75框架梁在恒荷載作用下的彎矩（7） KL所受剪力及KZ所受軸力，見下圖：圖：框架梁在恒荷載作用下的剪力圖框架柱在恒荷載作用下的軸力圖（8） 考慮彎矩調(diào)幅并將梁端彎矩換成梁端柱邊，以備內(nèi)力組合使用調(diào)幅系數(shù)取0.85，經(jīng)調(diào)幅后并算至柱邊截面的彎矩、柱邊剪力計算見下表：層次調(diào)幅后的梁端梁端柱邊37.1756.8667.016.5630.8154.5378.0960.45211.5241.4857.7327.8428.2942.5963.2952.83110.1442.656.6724.0427.6943.1963.7652.36經(jīng)調(diào)幅后的彎矩圖、柱邊剪力圖如下：框架梁在恒荷載作用下經(jīng)調(diào)幅并算至柱邊截面的彎矩框架梁在恒荷載作用下算至柱邊截面的剪力框架柱在恒荷載作用下算至柱邊的軸力圖5 樓面豎向活載作用下的內(nèi)力計算（分層法、采用不利荷載布置）（1） 屋面部分均布活荷載 將梯形荷載折算為等效均布荷載：由荷載等效得： 故折算后的均布線荷載為：將頂層荷載進行折算后的計算簡圖，見下圖各桿端固端彎矩：頂層梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：頂層彎矩分配法計算過程如下圖所示。 彎矩圖及KL剪力圖、KZ軸力圖： 頂層圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 頂層圖（括號內(nèi)為梁端柱邊值）：頂層圖（括號內(nèi)為梁端柱邊值）：（2） 中間層樓面BC跨均布活荷載，將梯形荷載折算為等效均布荷載：桿端固端彎矩：中間層梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：將桿端彎矩分配系數(shù)標注并進行彎矩分配，見下表：彎矩圖及KL剪力圖、KZ軸力圖： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：（3） 中間層樓面AB跨均布活荷載，將梯形荷載折算為等效均布荷載：桿端固端彎矩：中間層梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：將桿端彎矩分配系數(shù)標注并進行彎矩分配，見下表：彎矩圖及KL剪力圖、KZ軸力圖： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： （4） 底層樓面BC跨均布活荷載，將梯形荷載折算為等效均布荷載：桿端固端彎矩：底層梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：將桿端彎矩分配系數(shù)標注并進行彎矩分配，見下表：彎矩圖及KL剪力圖、KZ軸力圖： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：（5） 底層樓面AB跨均布活荷載，將梯形荷載折算為等效均布荷載：桿端固端彎矩：中間層梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算所得跨中彎矩值：將桿端彎矩分配系數(shù)標注并進行彎矩分配，見下表：彎矩圖及KL剪力圖、KZ軸力圖： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）：圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 圖（括號內(nèi)位梁端柱邊值）： 五 內(nèi)力組合1） 附表一：梁內(nèi)力組合表（一）2） 附表二：梁內(nèi)力組合表（二）3） 附表三：柱內(nèi)力組合表（一）4） 附表四：柱內(nèi)力組合表（二）5） 附表五：柱內(nèi)力組合表（三）六 框架配筋計算1 框架梁配筋計算 梁端M值的選取及梁端剪力的確定：遵循原則： 無抗震組合時 有抗震組合時 取與中較大值AB軸:BC軸:經(jīng)驗證，所有梁端彎矩均小于相應的值。（1） 框架C3B3：左端： 選用右