674020766土木工程毕业设计(论文）辅助教学楼设计（含图纸计算书）.doc

目 录第一部分：工程概况1建筑介绍、建筑地点、建筑类型、门窗使用、地质条件 1梁、柱截面尺寸的初步确定 2框架结构的计算简图 2第二部分：楼板设计3屋面和楼面板的荷载计算3楼板计算4第三部分：次梁计算19荷载计算19次梁计算19截面设计20第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算23计算单元的选择确定23横梁、纵梁、柱线刚度的计算 23恒载荷载计算25恒载内力计算30活载荷载计算38活载内力计算42 梁、柱内力计算50第五部分：横向水平荷载作用下框架结构的内力计算57风荷载作用楼层剪力的计算57梁、柱线刚度计算 57框架柱的侧移刚度D值计算57风荷载作用下框架内力计算59第六部分：横向框架内力组合65恒载作用下内力组合65活载作用下内力组合66风载作用下内力组合68第七部分：截面设计69框架梁设计69框架柱设计72裂缝验算79第八部分：电算比较84数据输入84数据输出85第九部分：基础设计91设计参数92柱下独基设计68第十部分：楼梯设计96楼梯板计算96平台板计算98平台梁计算99第十一部分： 科技资料翻译101科技资料原文 101原文翻译 104内容摘要本设计主要进行了结构方案中横向框架A，B，C，D轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载，风载的等效荷载以及各杆端的内力，然后用分层法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着内力组合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。还进行地基设计。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。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 内力组合 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis A，B，C，D，E，F. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated 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 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 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 board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Keywords : frames, structural design, Combine inside the dint第一部分：工程概况一.工程概况1.建设项目名称：辅助教学楼本工程建筑功能为公共建筑，使用年限为50年；建筑平面的横轴轴距为8.1m，纵轴轴距为5.4m和4.5m；内、外墙体材料为陶粒混凝土空心砌块，外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料，内墙装修喷涂乳胶漆，教室内地面房间采用水磨石地面，教室房间墙面主要采用石棉吸音板，门窗采用塑钢窗和装饰木门。全楼设楼梯两部。2.建筑地点：苏州某地3.设计资料：1.3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.3m左右的杂填土，以下为1.21.5m左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为70kN/m2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kN/m2，可作为天然地基持力层。1.3.2抗震设防要求：六度四级设防1.3.3.底层室内主要地坪标高为±0.000，相当于黄海高程3.0m。1.3.4.地下潜水位达黄海高程2.4-2.5m, 对本工程无影响。4.主要构件材料及尺寸估算 1.4.1主要构件材料 框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件， 墙体采用混凝土空心砌块， 混凝土强度：梁、板、柱均采用C30混凝土， 钢筋使用HPB235，HRB 400二种钢筋。1.4.2.主要构件的截面尺寸 （1）框架梁：横向框架梁，最大跨度L=8.1m，h=（1/81/12）L=1000mm675mm，取h=800mmb=（1/21/3）h=400mm266mm，取b=300mm纵向框架梁，最大跨度L=5.4m，h=（1/121/13）L=450mm415mm，取h=600mmb=（1/21/3） h=300mm200mm，取b=250mm（2）框架柱：初定边柱尺寸400mm×600mm，中柱500mm×500mm角柱500mm×600mm，一至五层框架柱混凝土强度等C30。 其中，n为验算截面以上楼层层数，g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构近似取18 kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面，为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。抗震等级四级的框架结构轴压比，边柱和中柱的负荷面积分别是5.4m×4.05m和5.4m×5.4m。边柱 中柱 所以边柱取400mm×600mm，中柱取500mm×500mm。5.框架结构计算简图和结构平面布置图 框架结构计算简图第二部分：楼板设计2.1屋面和楼面板的荷载计算屋面和楼面板的荷载取自建筑荷载规范（GB500092001）。教室采用水磨石地面名 称做 法厚度（mm)容重(KN/m3)重量KN(m2)彩色水磨石楼面白水泥大理石子面15250.381:3水泥砂浆找平18200.36纯水泥浆一道2200.04钢筋混凝土楼板120253板底20厚粉刷抹平20170.34楼面静载4.1楼面活载2厕所采用地砖地面名 称做 法厚度（mm)容重(KN/m3)重量KN(m2)厕所地砖铺实10200.21：4干硬性水泥砂浆25200.5基层处理剂一遍0.05C20混凝土0.5找坡20250.711：2.5水泥砂浆找平20200.4防水涂料1.50.2钢筋混凝土楼板120253板底20厚粉刷抹平20170.34楼面静载5.4楼面活载2.5不上人屋面名 称做 法厚度（mm)容重(KN/m3)重量KN(m2)非上人屋面高分子卷材4120.051：3水泥砂浆找平20200.4憎水珍珠岩保温层6040.241：3水泥砂浆找平20200.41:6水泥焦渣找坡50150.75钢筋混凝土楼板120253板底20厚粉刷抹平20170.34楼面静载5.2楼面活载0.7走道水磨石地面名 称做 法厚度（mm)容重(KN/m3)重量KN(m2)彩色水磨石楼面白水泥大理石子面15250.381:3水泥砂浆找平18200.36纯水泥浆一道2200.04钢筋混凝土楼板100252.5板底20厚粉刷抹平20170.34楼面静载3.6楼面活载2.52.2.楼板计算根据混凝土结构设计规范（GB500102002），楼板长边l02与短边l01之比小于2时，宜按双向板计算。楼板长边l02与短边l01之比大于2，但小于3.0时，宜按双向板计算，当按沿短边受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。根据本工程的实际尺寸，楼板全为双向板，楼板按照弹性方法进行计算。双向板按弹性理论的计算方法：多跨连续双向板跨中最大正弯矩：为了求得连续双向板跨中最大正弯矩，荷载分布情况可以分解为满布荷载g+q/2及间隔布置q/2两种情况，前一种情况可近似认为各区格板都固定支承在中间支承上，对于后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支的。沿楼盖周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩，然后叠加得到各区格板的跨中最大弯矩。多跨连续双向板支座最大负弯矩：支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得。连续双向板的计算图示（1）标准层楼板计算：标准层楼板区格划分： 标准层楼板区格图 板A 板A按四边固定计算：一、 基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 4.10 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.00 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 MxMx=(0.01393+0.02794/5)×(1.20×4.1+1.40×1.0)×4.22= 2.20kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.11kN·M Mx= 2.20 + 1.11 = 3.31kN·M Asx= 257.92mm2，实配8180 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.02794+0.01393/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22= 3.47kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.62kN·M My= 3.47 + 1.62 = 5.08kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.05610×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 7.73kN·M Asx'= 265.06mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.06765×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 9.32kN·M Asy'= 321.57mm2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.215% ， 0.279% 板B一、 基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/铰支/铰支/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 4.10 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.00 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.02206+0.03255/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22 = 3.22kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.11kN·M Mx= 3.22 + 1.11 = 4.33kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.03255+0.02206/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22= 4.17kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.62kN·M My= 4.17 + 1.62 = 5.79kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.07144×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 9.85kN·M Asx'= 340.29mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.07939×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 10.94kN·M Asy'= 379.79mm2，实配 8150 (As 335mm2) min 0.215% ， 0.279% 板D一、 基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支/铰支/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 4.10 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.00 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.02140+0.03728/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22 = 3.25kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.11kN·M Mx= 3.25 + 1.11 = 4.37kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 MyMy =(0.03728+0.02140/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22= 4.69kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.62kN·M My= 4.69 + 1.62 = 6.30kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.07520×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 10.36kN·M Asx'= 358.94mm2，实配8200 (As 279.mm2, ) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.09016×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 12.42kN·M Asy'= 433.83mm2，实配 8150 (As 335.mm2, ) min 0.215% ， 0.279% 板E一、 基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支/固定/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 4.10 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.00 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.01435+0.03214/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22 = 2.34kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.11kN·M Mx= 2.34 + 1.11 = 3.45kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.03214+0.01435/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22= 3.95kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.62kN·M My= 3.95 + 1.62 = 5.57kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.05707×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 7.86kN·M Asx'= 269.77mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.07319×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 10.09kN·M Asy'= 348.92mm2，实配 8150 (As 335.mm2 ) min 0.215% ， 0.279% 板C一、基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支/固定/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 3.60 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.50 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.00380+0.04000/5)×(1.20×3.6+1.40×1.3)× 2.72 = 0.52kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.01740+0.09650/5)×(1.4× 1.3)× 2.72 = 0.47kN·M Mx= 0.52 + 0.47 = 0.99kN·M Asx= 200.00mm2，实配 8200 (As 251mm2) min 0.200% ， 0.251%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.04000+0.00380/5)×(1.20× 3.6+1.40× 1.3)× 2.72= 1.80kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.09650+0.01740/5)×(1.4× 1.3)× 2.72 = 1.28kN·M My= 1.80 + 1.28 = 3.08kN·M Asy= 200.00mm2，实配 8200 (As 251.mm2) min 0.200% ， 0.251%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.05700×(1.20× 3.6+1.40× 2.5)× 2.72 = 3.25kN·M Asx'= 200.00mm2，实配 8200 (As 251.mm2) min 0.200% ， 0.251%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.08290×(1.20× 3.6+1.40× 2.5)× 2.72 = 4.73kN·M Asy'= 200.00mm2，实配10200 (As 393.mm2) min 0.200% ， 0.393%(2)楼面板设计： 板A一、基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 5.20 kN/M2 可变荷载标准值：q 0.70 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.01393+0.02794/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)× 4.22 = 2.57kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.27kN·M Mx= 2.57 + 0.27 = 2.84kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.02794+0.01393/5)×(1.35×5.2+0.98× 0.3)× 4.22= 4.04kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.40kN·M My= 4.04 + 0.40 = 4.43kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.05610×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 7.72kN·M Asx'= 264.57mm2，实配8200 (As 279.mm2, ) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.06765×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 9.31kN·MAsy'= 320.96mm2，实配 8150 (As 335.mm2, ) min 0.215% ， 0.279% 板B一、基本资料：1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/铰支/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 5.20 kN/M2 可变荷载标准值：q 0.70 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.02206+0.03255/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)× 4.22 = 3.76kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.27kN·M Mx= 3.76 + 0.27 = 4.03kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.03255+0.02206/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)× 4.22= 4.86kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.40kN·M My= 4.86 + 0.40 = 5.25kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.07144×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 9.83kN·M Asx'= 339.65mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.07939×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 10.92kN·M Asy'= 379.07mm2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.215% ， 0.279% 板D一、基本资料： 1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支/铰支/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 5.20 kN/M2 可变荷载标准值：q 0.70 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.02140+0.03728/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)× 4.22 = 3.79kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.27kN·M Mx= 3.79 + 0.27 = 4.06kN·M Asx= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%平行于 Ly 方向的跨中弯矩 My My =(0.03728+0.02140/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)× 4.22= 5.46kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 0.3)× 4.22 = 0.40kN·M My= 5.46 + 0.40 = 5.86kN·M Asy= 257.92mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Lx 方向的支座弯矩 Mx' Mx' =0.07520×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 10.34kN·M Asx'= 358.27mm2，实配8200 (As 279.mm2) min 0.215% ， 0.233%沿 Ly 方向的支座弯矩 My' My' =0.09016×(1.35× 5.2+0.98× 0.7)× 4.22 = 12.40kN·M Asy'= 433.01mm2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.215% ， 0.279% 板E一、基本资料： 1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：铰支/固定/固定/固定/ 2、荷载： 永久荷载标准值：g 5.20 kN/M2 可变荷载标准值：q 0.70 kN/M2 计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm 板厚H = 120 mm； 砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400 3、计算方法：弹性算法。 4、泊松比：1/5.二、计算结果：平行于 Lx 方向的跨中弯矩 Mx Mx =(0.01435+0.03214/5)×(1.35× 5.2+0.98× 0.3)×