6层钢筋混凝土框架结构计算书毕业设计.doc

目录1绪论11.1工程背景1设计资料1材料11.2 工程特点11.3 本章小结22结构设计32.1框架结构设计计算3工程概况32.1.2 设计资料32.1.3 梁柱截面、梁跨度与柱高度确实定42.1.4 荷载计算52.1.5 水平地震作用下框架的侧向位移验算112.1.6 水平地震作用下横向框架的内力分析152.1.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析163.1.8 内力组合222.1.9 截面设计302.2板的计算502.2.3 屋面板532.3 楼梯设计572.3.1 计算简图与截面尺寸572.3.2 设计资料572.3.3 梯段板设计572.3.4 平台板计算592.3.5 平台梁计算59结论61致谢62参考文献6354 / 581绪论1.1工程背景本工程为6层钢筋混凝土框架结构，占地面积约为960.96，总建筑面积约为5765.76；层高3.6m,平面尺寸为18.3m×52.0m。采用桩根底，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.6m。框架梁、柱、楼面、屋面板板均为现浇。设计资料(1)气象资料夏季最高气温40，冬季室外气温最低-20。冻土深度25cm，根本风荷载W。=0.35kN/；根本雪荷载为0.2 kN/。年降水量500mm。(2)地质条件建筑场地地形平坦，粘性土层，不考虑地下水。(3)地震设防烈度八度材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。根底采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。1.2 工程特点本工程为六层，主体高度为21.6米。建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。在多层建筑中,不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑与高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。 由于本次设计是办公楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、多层建筑的一些特点以与综合本次设计所确定的结构体系类型。2结构设计2.1框架结构设计计算2.1.1工程概况本工程为6层钢筋混凝土框架结构体系，占地面积约为960.96，总建筑面积约为5765.76；层高3.6m平面尺寸为18.3m×52.0m。采用桩根底，室内地坪为±0.000m，室外内高差0.6m。框架平面同柱网布置如下列图：2-1框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面与楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。 设计资料(1)气象条件:根本风荷载W。=0.35kN/;根本雪荷载为0.2 KN/。(2)楼、屋面使用荷载：走道：2.5kN/；消防楼梯:2.5kN/；办公室2.0kN/；机房:8.0kN/，为平安考虑，均按2.5kN/计算。(3)工程地质条件：建筑物场地地形平坦，粘性土。(4)屋面与楼面做法：屋面做法：20mm厚1：2水泥砂浆找平；100140mm厚2%找坡膨胀珍珠岩；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；15mm厚纸筋石灰抹灰。楼面做饭：25mm厚水泥砂浆面层；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；15mm纸筋石灰抹灰。 梁柱截面、梁跨度与柱高度确实定(1)初估截面尺寸:1)柱：b×h=600mm×600mm2)梁：梁编号如下列图：L1: h=(1/121/8)×7800=650975 取h=700mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×700=233350 取b=300mmL2: h=(1/121/8)×2700=225338 取h=450mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×450=130225 取b=250mmL3: h=(1/121/8)×4000=333500 取h=450mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×450=150225 取b=250mmL4: h=(1/121/8)×3600=300450 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×400=133200 取b=250mmL5: h=(1/121/8)×2400=200300 取h=400mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×400=133200 取b=250mmL6: h=(1/121/8)×8000=6671000 取h=700mmb=(1/31/2)H=(1/31/2)×700=233350 取b=300mm图2-2 框架梁编号(2)梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：(3)柱高度底层柱 h=3.6+0.6+0.5=4.7m其他层 h=3.6m 荷载计算(1)屋面均布恒载二毡三油防水层(绿豆砂保护层) 0.35 kN/冷底子油热玛蹄脂 0.05 kN/20mm厚1：2水泥砂浆找平 0.02 ×20=0.4 kN/100140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 (0.1+0.14)×7/2=0.84 kN/100mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN/15mm厚纸筋石灰抹底 0.015×16=0.24 kN/共计 4.38 kN/屋面恒载标准值为：52+0.24×7.8×2+2.7+0.24×4.38=4242.16 kN(2)楼面均布恒载按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平 0.025×20=0.05 kN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 kN/15厚纸筋石灰抹灰 0.015×16=0.24 kN/共计 3.24 kN/楼面恒载标准值为：52+0.24×7.8×2+2.7+0.24×3.24=3180.04 kN(3) 屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.2×52+0.24×7.8×2+2.7+0.24=197.71 kN(4)楼面均布活荷载楼面均布活荷载对于办公楼一般房间为22.0KN/ m2，走道、消防楼梯为2.5 kN/m2，为计算方便，偏平安的统一取均布活荷为2.5 kN/。楼面均布活荷载标准值为：2.5×52+0.24×7.8×2+2.7+0.24=2421.32 kN(5) 梁柱自重包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量L1： b×h=0.3m×0.7m 长度7.2m每根重量 0.7×7.2×25×0.02×2+0.3=42.84 kN根数 15×2×6=180根L2： b×h=0.25m×0.45m 长度2.1m每根重量 0.45×2.1×25×0.02×2+0.25=6.85 kN根数 15×6=90根L3： b×h=0.25m×0.45m 长度3.4m每根重量 0.45×3.4×25×0.02×2+0.25=11.09 kN根数 16×2×6=192根L4： b×h=0.25m×0.4m 长度3.0m每根重量 0.4×3×25×0.02×2+0.25=8.7 kN根数 8×6=48根L5： b×h=0.25m×0.4m 长度1.8m每根重量 0.4×1.8×25×0.02×2+0.25=5.22 kN根数 8×6=48根L6： b×h=0.3m×0.7m 长度7.4m每根重量 0.7×7.4×25×0.02×2+0.3=44.03 kN根数 4×6=24根Z1： 截面 0.6×0.6 长度4.7m每根重量 0.6+0.02×2²×4.7×25=48.13 kN根数 14×4=56根Z2： 截面 0.6×0.6 长度3.6m根重量 0.6+0.02×2²×3.6×25=36.86 kN根数 14×4×8=448根表2-1 梁柱自重梁柱编 号截面m2长度m根数每根重量kNL10.3×0.77.2018042.84L20.25×0.452.1906.85L30.25×0.453.419211.09L40.25×0.43.0488.70L50.25×0.41.8485.22L60.3×0.77.402444.03Z10.6×0.64.75648.13Z20.6×0.63.644836.86(6) 墙体自重外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚120mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.0×0.24=1.68 kN/单位面积外墙贴面重量为：0.5 kN/单位面积内墙体重量为：7.0×0.12=0.84 kN/单位面积内墙贴面重量为双面抹面：0.36×2=0.72 kN/墙体每片面积m2个数重量KN底层纵墙外墙3.4×4.2516外墙墙体388.41881.46外墙墙面115.63.0×4.304外墙墙体86.69外墙墙面25.81.8×4.304外墙墙体52.01外墙墙面15.487.4×4.002外墙墙体99.56外墙墙面29.6内墙3.4×4.2516内墙墙体194.21400.92内墙墙面166.463.0×4.302内墙墙体21.67内墙墙面18.78底层横墙外墙7.2×4.04外墙墙体96.77207.56外墙墙面82.942.1×4.252外墙墙体15.0外墙墙面12.85内墙7.2×4.016内墙墙体387.07718.85内墙墙面331.78外墙3.4×3.1516外墙墙体287.89外墙墙面85.68表2-2 墙体自重墙体每片面积个数重量kN其他层纵墙外墙3.0×3.204外墙墙体64.51601.08外墙墙面19.211.80×3.204外墙墙体38.71外墙墙面11.527.4×2.902外墙墙体72.11外墙墙面21.46内墙3.4×3.1516内墙墙体143.94351.69内墙墙面123.383.0×3.202内墙墙体16.13内墙墙面13.821.8×3.202内墙墙体9.68内墙墙面8.297.4×2.901内墙墙体18.03内墙墙面15.45其他层横墙外墙7.2×2.904外墙墙体140.37210.48外墙墙面41.762.1×3.152外墙墙体22.23外墙墙面6.12内墙7.2×2.9016内墙墙体280.62514.48内墙墙面233.86(7) 荷载合计:顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。顶层恒载：4242.16kN顶层活载：193.71kN顶层梁自重：+=42.84×30+6.85×15+11.09×32+8.7×8+5.22×8+44.03×4=2030.31kN顶层柱自重：36.86×56=2064.16kN顶层墙自重：601.08+351.69+210.48+514.48=1677.73 kN=+1/2+1/2+1/2=9759.58 kN其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱与纵横墙体自重。=3138.04+1/2×2421.32+42.84×30+6.85×15+11.09×32+1677.73=8120.9 kN8120.9 kN =3138.04+1/2×2421.32+42.84×30+6.85×15+11.09×32+8.7×8+5.22×8=8567.52kN门窗荷载计算M-1、M-2采用钢框门，单位面积钢框门重量为0.4kN/M-3、M-4采用木门，单位面积木门重量为0.2 kN/C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6均采用钢框玻璃窗，单位面积钢框玻璃窗重量为0.45 kN/表2-3 门窗重量计算层号门窗号单位面积m2数量重量(kN)底层M-11.5×2.734.8664.35M-21.5×2.122.52M-30.9×2.4135.62C-10.9×1.821.46C-21.0×1.843.24C-42.4×1.81834.99C-51.8×1.8811.66层号门窗号单位面积m2数量重量(kN)二至六层M-30.9×2.4106.0567.55M-41.5×2.464.32C-21.0×1.843.24C-31.5×1.822.43C-42.4×1.81634.99C-51.8×1.8811.66C-63.0×1.824.86(8)底层墙体实际重量：=10699.07 kN建筑物总重力荷载代表值：kN 水平地震作用下框架的侧向位移验算(1)横向线刚度混凝土 C30 kN/在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5为梁的截面惯性矩。对中框架取=2.0。假设为装配楼板，现浇层的楼 图2-5 质点重力荷载值面，那么边框架梁取=1.2，对中框架取=1.5。(2) 横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-4，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-5。(2) 横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构根本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的根本公式。表2-4 柱线刚度柱号截面m2柱高度m惯性矩线刚度m4kN·m0.6×0.64.710.8×10-36.89×1040.6×0.63.610.8×10-39.00×104表2-5横向框架柱侧移刚度D值计算项柱类型层数根数底层边框架边柱0.448167684边框架中柱0.528197624中框架边柱0.4931845224中框架中柱0.58021709241109984二至六层边框架边柱0.216180004边框架中柱0.311259174中框架边柱0.2682233324中框架中柱0.37531250241461660这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的根本周期：式中根本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6；框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力与位移；是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-6。表2-6 横向框架顶点位移层次kNkNkN/m层间相对位移69813.338891.8814616600.02660.2859813.348705.1814616600.03330.253449813.358518.4814616600.04000.220139813.368331.7814616600.04670.180129813.378145.0814616600.05340.1334110699.0788844.1511099840.08000.0800=1.7×0.6×(3) 横向地震作用计算在I类场地，8度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期=0.25s，水平地震影响系数最大值=0.16。由于=0.577=1.4×0.25=0.35s，应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，假设按分配给各层，那么水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布根本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比拟长的结构相差更大。地震的宏观震害也说明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。=0.08+0.01=0.08×0.577+0.01=0.0562结构横向总水平地震作用标准值：=/ ××0.85=0.25/0.8500.9×0.16×0.85×88844.15=5691.88kN顶点附加水平地震作用：=0.068×5681.88=387.05kN各层横向地震剪力计算：横向框架各层水平地震荷载作用下的地震剪力见图2-7。各层横向地震剪力计算：横向框架各层水平地震荷载作用下的地震剪力见图2-7。表2-7 各层水平地震荷载作用下的地震剪力层次mmkNkNkN63.622.79813.32227620.133714.483884.2353.619.19813.31874340.112601.664485.8943.615.59813.31521060.091488.854974.7433.611.99813.31167780.070376.045350.7823.68.39813.3814500.050268.65619.3816.54.710669.07501450.030161.165780.54注：表中第6层中参加了，其中 =387.05kN。(4)横向框架抗震变形验算详见表2-8。表2-8 横向框架抗震变形验算层次层间剪力kN层间刚度kN层间位移m层高m层间相对弹性转角63884.2314616600.002663.61/135354485.8914616600.003073.61/117344974.7414616600.00343.61/105835350.7814616600.003663.61/98325619.3814616600.003843.61/93815780.5411099840.005214.71/691注：层间弹性相对转角均满足要求。=1/450。假设考虑填充墙抗力作用为1/550 水平地震作用下横向框架的内力分析本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2-9。地震作用下框架梁柱弯矩，梁端剪力与柱轴力分别见表2-10、图2-7，图2-8。表2-9 C轴柱边柱柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)63.63884.23146166022333590.7330.45116.8295.5853.64485.85146166022333690.7330.45136.62111.7843.64974.74146166022333760.7330.5136.8136.833.65350.78146166022333820.7330.5147.6147.623.65619.38146166022333860.7330.5154.8154.814.65780.54110998418452960.9580.65157.92293.28注：表中：表2-10 D轴柱中柱柱端弯矩计算层次层高h层间剪力层间刚度y(m)63.63884.23146166031250831.2020.5149.4149.453.64485.85146166031250961.2020.5172.8172.843.64974.741461660312501061.2020.5190.8190.833.65350.781461660312501151.2020.520720723.65619.381461660312501201.2020.521621614.65780.541109984217091131.570.6212.44318.66 竖向荷载作用下横向框架的内力分析图2-11 荷载折减示意图(1)荷载计算第6层梁的均布线荷载 CD跨：屋面均布恒载传给梁 4.38×4.0×0.883=17.52kN/m横梁自重包括抹灰 0.3+0.02×2×0.7×25=5.95kN/m恒载： 23.47kN/mDE跨：屋面均布恒载传给梁 4.38×4.0×0.883=17.52kN/m横梁自重包括抹灰 0.25+0.02×2×0.45×25=3.26kN/m恒载： 20.78kN/m第25层梁均布线荷载CD跨： 楼面均布恒载传给梁 3.24×4.0×0.883=12.96kN/m横梁自重包括抹灰 0.3+0.02×2×0.7×25=5.95kN/m无横墙恒载： 18.91kN/mDE跨： 楼面均布恒载传 3.24×4.0×0.883=12.96kN/m 横梁自重包括抹灰 0.25+0.02×2×0.45×25=3.26kN/m 恒载： 16.22kN/m第25层集中荷载：纵梁自重包括抹灰： 0.25+0.02×2×0.45×25×4.0=13.05 kN 外纵墙自重包括抹灰： 1.68+0.72×3.6×4.0-0.60=26.68kN内纵墙自重： 0.84+0.72×3.6×4.0-0.60=19.09kN柱自重包括抹灰： 0.64×0.64×3.6×25=36.68kN总计： 95.68 kN第1层梁均布线荷载:跨恒载： 18.91kN/m跨恒载： 16.22kN/m第1层集中荷载：纵梁自重包括抹灰： 13.05kN纵墙自重包括抹灰： 16.22kN柱自重包括抹灰： 48.13kN总计： 106.95 kN活荷载计算：屋面梁上线活荷载:楼面梁上线活荷载(2)用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.11.2的放大系数予以调整。a.固端弯矩计算1)恒荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-12。表2-12固端弯矩计算层数简图边跨框架梁顶层底层中间跨框架梁顶层底层2)活荷载作用下内力计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表2-13。表2-13固端弯矩计算层数简图边跨框架梁顶层底层中间跨框架梁顶层底层b.分配系数计算 各杆端分配系数见表2-14。 表2-14各杆端分配系数层号节点C各杆端分配系数节点D各杆端分配系数顶层C6C50.58D6D50.51C6D60.42D6C60.37D6E60.12标准层C5C60.37C8C70.37D5D60.34D5D40.34C5D50.26D5C50.25D5E50.07底层C1C20.4C1C00.31D1D20.37D1D00.28C1D10.29D1C10.27D1E10.08c.传递系数远端固定，传递系数为1/2；d.弯矩分配恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-15；活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图2-16；竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒荷载与活荷载弯矩见图2-13，图2-15中括号内数值。图2-15 恒载弯矩分配图上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.370.370.266层0.250.340.340.07-44.7744.77-5.3616.5616.5611.65-9.85-13.40-13.40-2.768.288.28-4.935.83-6.7-6.7-4.30-4.30-3.031.892.572.570.53-2.15-2.160.95-1.521.231.281.241.240.87-0.25-0.34-0.34-0.0619.6319.62-39.2540.87-16.64-16.59-7.650.370.370.265层0.250.340.340.07-44.7744.77-5.3616.5616.5611.65-9.85-13.40-13.40-2.768.288.28-4.925.82-6.7-6.7-4.31-4.31-3.031.892.572.570.54-2.15-2.150.95-1.511.281.281.241.240.87-0.26-0.36-0.36-0.0719.6219.62-39.2540.86-16.61-16.61-7.650.370.370.264层0.250.340.340.07-44.7744.77-5.3616.5616.5611.65-9.85-13.40-13.40-2.768.288.28-4.935.83-6.7-6.7-4.31-4.31-3.031.892.572.570.54-2.15-2.150.95-1.521.281.281.241.240.88-1.26-0.35-0.35-0.0719.6219.62-39.2540.86-16.6-16.6-7.650.370.370.263层0.250.340.340.07-44.7744.77-5.3616.5616.5611.65-9.85-13.40-13.40-2.768.288.28-4.925.83-6.7-6.7-4.31-4.31-3.021.892.572.570.54-2.15-2.280.95-1.511.281.391.291.290.90-0.29-0.39-0.39-0.0819.6719.54-39.2140.84-16.64-16.53-7.660.370.370.262层0.250.340.340.07-44.7744.77-5.3616.5616.5611.65-9.85-13.40-13.40-2.768.288.96-4.935.82-6.7-7.29-4.55-4.55-3.202.042.782.780.57-2.150.64-0.590.641.020.44-1.600.071.280.100.040.100.0218.7821.02-39.7941.25-15.94-17.77-7.530.40.310.291层0.270.37 0.280.08-44.7744.77-5.3617.9113.8812.98-10.6414.58-11.03-3.158.28-5.326.49-6.7-1.18-0.92-0.860.050.080.060.02-2.280.03-0.431.390.90.700.65-0.26-0.36-0.17-0.0123.6313.66-37.2940.67-21.2-10.97-8.49图2-16活载弯矩分配(3) 梁端剪力与柱轴力的计算梁端剪力： 式中：梁上均布荷载引起的剪力，；梁端弯矩引起的剪力，。柱轴力： 式中：梁端剪力；节点集中力与柱自重。跨：五六层梁在恒载作用下，梁端剪力与柱轴力计算为例。由图2-15查得梁上均布荷载为：第五层：