某小学教学楼毕业设计计算书.doc

第一部分：工程概况一.工程概况1.建设项目名称：某小学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：曲靖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：七度设防1.3.3.底层室内主要地坪标高为0.000。1.3.4.地下潜水位对本工程无影响。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HPB300，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400mm600mm，中柱500mm500mm角柱500mm600mm，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5.4m4.05m和5.4m5.4m。边柱 中柱 所以边柱取400mm600mm，中柱取500mm500mm。5.框架结构计算简图和结构平面布置图（需要按所分配的框架绘制，需要更换该图） 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（GB500092008）。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(计算一种类型即可)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：（图也应该根据工程变动）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)(1.204.1+1.401.0)4.22= 2.20kNM 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 = 1.11kNM Mx= 2.20 + 1.11 = 3.31kNM 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= 3.47kNM 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 = 1.62kNM My= 3.47 + 1.62 = 5.08kNM 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 = 7.73kNM 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 = 9.32kNM Asy= 321.57mm2，实配 8150 (As 335.mm2) min 0.215% ， 0.279%第三部 次梁计算（此部分可以根据自己的情况选做）3.1荷载计算（示范一根即可）恒载设计值：板传来的自重4.11.24.0519.93KN/M次梁自重0.25（0.4-0.12）251.22.1KN/M次梁粉刷0.02 (0.4-0.12)2171.20.23KN/M小计：22.26KN/M活载设计值：201.44.0511.34KN/M荷载设计值g+q=22.6+11.34=33.6KN/M3.2次梁计算3.2.1.弯矩计算边跨Ma=-1/16(g+q)L012= -33.64.52/16-42.525KNMM1 = 1/14(g+q)L012= 33.64.52/14 48.60KNMMb=-1/11(g+q)L012= -33.64.52/11=-61.85 KNM第二跨Mb=-1/11(g+q)L022= -33.64.52/11=-61.85 KNMM2 = 1/16(g+q)L022= 33.64.52/16 42.525KNMMc=-1/14(g+q)L022= -33.64.52/14-48.60KNM第三跨Mc=-1/14(g+q)L032= -33.64.52/14=-48.60 KNMM3 = 1/16(g+q)L032= 33.64.52/16 42.525KNMMd=-1/14(g+q)L032= -33.64.52/14-48.60KNM第四跨Md=-1/14(g+q)L042= -33.65.42/14= -69.98KNMM4 = 1/16(g+q)L042= 33.65.42/16 61.24KNMMe=-1/11(g+q)L042= -33.65.42/11-89.07KNM第五跨Me=-1/11(g+q)L052= -33.65.42/14= -89.07KNMM5 = 1/14(g+q)L052= 33.65.42/16 69.98KNMMf=-1/16(g+q)L052= -33.65.42/11-61.24KNM由于第3跨和第4跨的计算长度不同，支座D处弯矩取两者较大值：-69.98KNM3.2.2.剪力计算边跨Va=0.5(g+q)L01= 0.533.64.575.6KNVbl= 0.55(g+q)L01= 0.5533.64.583.16KN第二跨Vbr=0.55(g+q)L02= 0.5533.64.583.16KNVcl= 0.55(g+q)L02= 0.5533.64.5 83.16KN第三跨Vcr=0.55(g+q)L03= 0.5533.64.583.16KNVdl= 0.55(g+q)L03= 0.5533.64.583.16KN第四跨Vdr=0.55(g+q)L04= 0.5533.65.499.79KNVel= 0.55(g+q)L04= 0.5533.65.4 99.79KN第五跨Ver=0.55(g+q)L05= 0.5533.65.499.79KNVf= 0.5(g+q)L05= 0.533.65.4 90.72KN3.3.截面设计3.3.1AB跨跨中配筋：C30混凝土，fc14.331N/mm，HRB400, fy 360N/mm， 纵筋合力点至近边边缘的距离 as 35mm; M=48.60KNMbh 250400mm， ho h - as 400-35 365mm b 0.518 0.093 b 0.518As 1 fc b x / fy 114.33125034/360 339mm As / (b ho) 339/(250365) 0.37%>0.20% 选配314（461mm2）根据裂缝宽度小于0.3mm重新选配218+116AB跨支座配筋计算：C30混凝土，fc14.331N/mm，HRB400, fy 360N/mm， 纵筋合力点至近边边缘的距离 as 35mm; M=48.60KNMbh 1800400mm， ho h - as 400-35 365mm b 0.518 0.012 b 0.518As 1 fc b x / fy 114.33118005/360 326mm选配218（508mm2）根据裂缝宽度小于0.3mm重新选配2203.3.2斜截面受剪承载力计算：设计参数：混凝土强度等级 C30，fc14.331N/mm，ft 1.433N/mm，as30mm,钢筋等级HRB235箍筋抗拉强度设计值 fyv 210N/mm，箍筋间距 s 150mm剪力设计值 V 99.8kN截面尺寸 bh 250280mm， ho h - as 280-30 250mm计算过程：0.7 ft b ho 0.71432.90.250.25 62.7kN V 99.8kN当 V 0.7 ft b ho、 h 300mm 构造要求：箍筋最小直径 Dmin 6mm，箍筋最大间距 Smax 150mm最小配箍面积 Asv,min (0.24 ft / fyv) b s 82mm当 ho / b 4 时，V 0.25 c fc b ho 0.25 c fc b ho 0.251143310.250.25 223.9kN V 99.8kN，满足要求。 V 0.7 ft b ho + 1.25 fyv Asv/s ho Asv (V - 0.7 ft b ho) s / (1.25 fyv ho) (99790-0.71432.90.250.25)150/(1.25210250) 85mm 沿梁全长配8150次梁其他截面配筋见下表：（可以不计算，到此该部分结束）截面A1 B2 C3 D4 E5 F弯矩设计值42.53 48.60 61.85 42.53 48.60 42.53 69.98 61.24 89.07 69.98 61.24 0.01 0.09 0.14 0.11 0.16 0.21 0.14 计算配筋（mm2)326 339 506 391 576 757 501 考虑裂缝影响220218+220314220314220+316220+314220+实配钢筋116214216114第四部分 竖向荷载作用下框架结构的内力计算4.1横向框架计算单元（需要按照确定的框架进行更改）根据结构布置和荷载计算，对一榀横向中框架进行计算，如图所示。房间内直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影线所示。 横向框架计算单元4.2梁、柱线刚度计算：（此表数据也需要修改） 横梁线刚度计算类别bhIlEcI/l1.5EcI/l2EcI/l(mm)（）（m）（）（）（）边横梁0.30.80.01288.115.823.731.6中横梁0.30.40.00162.75.938.9411.9 柱线刚度ic计算层次hbhIEcI/l0.9EcI/l（m）（mm）（）（）（）1250.40.60.007214.412.960.50.50.005210.49.36353.90.40.60.007218.516.650.50.50.005213.311.97 横向中框架梁、柱线刚度（单位：）所计算的中框架是对称结构，在计算竖向荷载作用时，取一半计算，断开的中跨线刚度是原来的2倍。4.3.恒载荷载计算（需要根据工程修改） 荷载计算：线荷载 屋面： 屋面恒载5.2kN/m2 屋面板传来的恒载：5.24.0521.06 kN/m教室梁自重：0.300.825=6 kN/m教室梁侧粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m 教室横梁的矩形线荷载合计：6.46 kN/m 教室横梁的三角形线荷载合计：21.06 kN/m走廊板传来的恒载：5.22.714.04 kN/m走廊梁自重：0.300.425=3 kN/m走廊梁侧粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊横梁的矩形线荷载合计：3.2 kN/m 走廊横梁的三角形线荷载合计：14.04 kN/m楼面： 楼面恒载4.1kN/m2楼面板传来的恒载：4.14.0516.61 kN/m教室梁自重：0.300.825=6 kN/m教室梁侧粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m教室梁上墙自重：0.24（3.9-0.8）1914.14 kN/m教室梁上墙面粉刷：（3.9-0.8）0.022172.108 kN/m 教室横梁的矩形线荷载合计：22.71kN/m教室横梁的三角形形线荷载合计：16.61 kN/m走廊：楼面恒载3.6 kN/m2走廊楼面传来的恒载：3.62.79.72 kN/m走廊梁自重0.300.425=3 kN/m走廊梁侧粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊横梁的矩形线荷载合计：3.2 kN/m走廊横梁的三角形线荷载合计：9.72 kN/m荷载计算：集中荷载次梁传来的集中荷载：屋面：板传来的恒载：5.24.0521.06 kN/m次梁自重：0.25（0.40.12）251.75 kN/m次梁粉刷：0.02（0.4-0.12）2170.19 kN/m (5.4+5.4-4.05)21.060.51.755.40.195.481.56KN楼面：板传来的恒载：4.14.0516.61 kN/m次梁自重：0.25（0.40.12）251.75 kN/m次梁粉刷：0.02（0.4-0.12）2170.19 kN/m (5.4+5.4-4.05)16.610.51.755.40.195.466.54KN屋面框架节点集中荷载：边柱联系梁自重：0.250.65.42520.25KN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76KN0.6m挑檐板自重：0.65.45.216.8KN0.6m高排水外延沟自重：0.65.4250.129.72KN边柱联系梁传来屋面荷载：0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.235.53KN 顶层边节点集中荷载合计：84.15KN中柱联系梁自重：0.250.65.42520.25KN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76KN联系梁传来的屋面板荷载：0.5(5.4+5.4-2.7)2.7/25.2=18.6 KN0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.2=35.54 KN 顶层中节点集中荷载合计：76.15KN楼面框架节点集中荷载：边柱联系梁自重：0.250.65.42520.25KN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76KN塑钢窗：5 KN窗下墙体自重：0.241.25.41929.5KN窗下墙体粉刷自重：20.021.25.4174.41KN框架柱自重：0.60.43.92523.4KN框架柱粉刷自重：(0.6+0.4)20.023.917=2.65KN联系梁传来的楼面自重：0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.128.02KN 楼面层边节点集中荷载合计：115KN中柱联系梁自重：0.250.65.42520.25KN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76KN内纵墙自重：5.4(3.9-0.6)0.2419=81.3KN内纵墙墙体粉刷自重：5.4(3.9-0.6)20.0217=12.2KN扣除门洞：-2.11.00.2419+5-4.5KN框架柱自重：0.60.43.92523.4KN框架柱粉刷自重：(0.6+0.4)20.023.917=2.65KN联系梁传来的楼面自重：0.5（5.4+5.4-2.7）2.7/23.618.6KN0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.1=28.02 KN 楼面层中节点集中荷载合计：183.68KN集中荷载引起的偏心弯矩M: 屋面层集中荷载引起的偏心弯矩M84.150.4537.87KNM楼面层集中荷载引起的偏心弯矩M: 1150.175=20.1KNM屋面层梁上作用的恒载（需要依靠软件完成 较快，也可以手绘）屋面层梁上作用的恒载在上图中，gk1、qk1分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和gk2分别代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集中荷载。gk1 =6.46 kN/m gk2 =21.06 kN/m gk1=3.2 kN/m gk2=14.04 kN/mgk=81.56KNgk2、gk2、gk代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。 两个三角形荷载 三角形荷载 跨中集中荷载 横向框架恒荷载： 屋面板：11.186.46+15.10=32.74 kN/m （8.1m跨） 8.78+3.2=11.98 kN/m （2.7m跨） 楼面层梁上作用的恒载在上图中，gk1、gk1分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和gk2分别代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集中荷载。gk1 =22.71kN/mgk2 =16.61 kN/m gk1 =3.2 kN/m gk2 =9.72 kN/mgk =66.54KNgk2、gk2、gk代表房间和走廊传给横梁的梯形、三角形荷载和跨中集中荷载，需要将其转化为等效均布荷载。 两个三角形荷载 三角形荷载 跨中集中荷载 横向框架恒荷载： 楼面板：22.718.82+12.32=43.85kN/m （8.1m跨） 6.08+3.2=9.28 kN/m （2.7m跨）4.4恒载内力计算（可以采用软件或别的结构力学方法计算。可以采用计算的结果，列成相应的数据表）分层法的计算要点：作用在某一层的框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁和与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。除底层以外的其它各层柱的线刚度均乘折减系数0.9。除底层以外的其它各层柱的弯矩传递系数取1/3。0.655 0.638 0.120 37.85 0.345 0.242 -179.00 179.00 -7.28 48.70 92.45 46.23 -69.52 -139.05 -52.74 -26.15 26.15 23.99 45.54 22.77 -14.53 -5.51 -2.73 2.73 72.68 -110.53 94.42 -58.25 -36.17 28.89 24.23 -19.42 顶层弯矩分配(单位KNM)28.79 -20.53 6.53 -1.20 22.26 -19.32 86.38 -61.59 19.60 -3.61 66.78 -57.97 0.195 0.257 0.486 0.513 0.097 -20.10 0.257 0.195 待添加的隐藏文字内容2-239.75 239.75 -5.60 66.78 126.29 63.14 -76.26 -152.51 -57.97 -28.84 28.84 19.60 37.06 18.53 -9.51 -3.61 -1.80 1.80 86.38 -152.66 159.41 -61.59 -36.23 30.63 28.79 -20.53 标准层弯矩分配(单位KNM)30.05 -21.30 7.01 -1.33 23.04 -19.98 90.16 -63.91 21.04 -3.99 69.12 -59.93 0.200 0.266 0.504 0.528 0.098 -20.10 0.230 0.174 -239.75 239.75 -5.60 59.77 130.96 65.48 -79.10 -158.21 -52.14 -29.36 29.36 18.19 39.87 19.93 -10.53 -3.47 -1.95 1.95 77.96 -148.02 156.44 -55.60 -36.92 31.32 25.99 -18.53 底层弯矩分配(单位KNM)节点弯矩二次调整：在用分层法计算竖向荷载作用下的结构内力时，计算的框架节点处弯矩之和不等于零，这是由于分层计算单元与实际结构不符带来的误差，因此要对节点不平衡力矩再做一次弯矩分配，予以修正。顶层框架边柱节点，下层框架传来弯矩是28.79kNm，。节点各构件分配到的弯矩分别为： 顶层框架中柱节点，下层框架传来弯矩是-20.53kNm。节点各构件分配到的弯矩分别为： 将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图0.655 0.638 0.120 0.345 0.242 28.79 -18.86 13.10 -20.53 2.46 -9.93 -110.53 94.42 4.97 -36.17 72.68 -58.25 91.54 -129.39 107.52 -73.81 -33.71 第四层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是24.23 kNm，28.79kNm。节点各构件分配到的弯矩分别为： 第四层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-19.42 kNm、-20.53kNm。节点各构件分配到的弯矩分别为： 将分配到的不平衡弯矩与节点弯矩相加得到节点的平衡弯矩。见下图 24.23 -19.42 -13.63 7.79 86.38 -61.59 96.98 -73.22 0.195 0.257 0.486 0.513 0.097 0.257 0.195 28.79 -25.77 20.49 -20.53 3.88 -13.63 -152.66 159.41 7.79 -36.23 86.38 -61.59 101.54 -178.43 179.90 -74.33 -32.35 第四层二次弯矩分配(单位KNM)第三层框架边柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是28.79 kNm，28.79kNm。节点各构件分配到的弯矩分别为： 第三层框架中柱节点，上层和下层框架传来弯矩分别是-20.53kNm