五层框架结构教学楼计算书.doc

某中学教学楼结构设计计算书、构件截面尺寸选择和荷载计算 （1）设计基本资料按设计任务规定的组别，选择开间尺寸为7200mmx9000mm，纵向有12跨，每跨4500mm,横向有3跨，边跨尺寸7200mm，中间跨尺寸3000mm。按此参数和建筑设计中已经进行平面布置。 （2）主要设计参数 根据设计任务书的要求及有关规定，确定如下主要的设计参数： 抗震设防烈度：8度；抗震设计分组：第一组；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等级为二级。 基本风压：，C类粗糙度 雪荷载标准值： 设计使用年限：50年；本建筑为一般民用建筑，安全等级二级；在抗震设计时是丙类建筑 基础顶面设计标高的确定：建筑标高±0.000，建筑绝对标高57.50m，室外地坪标高-0.450m。根据地质勘察报告，基础持力层可以设计在粉质粘土上，选择独立基础时，基础顶面标高可设在-1.0m-1.6m之间 活荷载标准值及相应系数：按房屋的使用要求，可查得教学楼露面活荷载标准值，组合值系数，准永久值系数（2） 材料的选择 混凝土 除基础垫层混凝土选择C15外，基础及以上各层混凝土强度均选C25。 钢筋 框架梁、柱等主要构件纵向受力筋选择HRB335级钢筋，构造钢筋、板筋及箍筋选择HPB级钢筋。（3） 结构构件截面尺寸的选择 结构平面布置方案 主体结构为5层，底层高度4.2m，其余各层3.9m。 外墙240mm，内墙120mm，隔墙100mm，门窗布置见门窗洞口总表。 构件截面尺寸的选择a.根据平面布置，双向板短向跨度，取板厚h=150mm,满足要求。b.框架梁边横梁，7200mm,跨中横梁，纵梁，次梁，c.柱截面尺寸 当选择基础标高为-1.200m时，则一层柱的高度为4.2m+1.2m=5.4m，按，又框架主梁b=300mm，则初选柱截面宽度，故中柱截面初选尺寸 简单验算： 假定楼层各层荷载设计值为16，则底层中柱的轴力近似为边柱承受轴力较小，但承受弯矩相对较大，按轴心受压验算，取1.5N，有故中柱取 边柱取、竖向荷载的计算 （1）屋面恒荷载标准值30厚细石砼保护层 三毡四油防水层 0.420厚水泥砂浆找平层 100厚水泥蛭石保温层 150厚钢筋砼板 15厚板底抹灰 合计 5.965 活荷载标准值 不上人屋面应考虑雪荷载 0.5 （2）屋面荷载 瓷砖地面 0.55 150厚钢筋砼板 合计 4.525 活荷载标准值按“教学楼”一栏，取2.0（3） 梁、柱重力荷载 梁、柱重力荷载标准值构件b(m)h(m)边横梁0.30.7251.055.51中横梁0.250.5251.053.28纵梁0.250.5251.053.12次梁0.250.6251.053.00底层柱0.50.5251.106.875标准层柱0.50.5251.106.875注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件的重力荷载。2） 梁长取净长；柱长度取层高（4） 墙体荷载 墙体重力荷载标准值使用楼层墙体层高 荷载标准值（kN/m）门窗洞口形式底层1外纵墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.680.78.172外横墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.7-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.091.011.093内纵墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.920.74.844内横墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.561.06.565内隔墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=6.101.06.10标准层1外纵墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.730.77.512外横墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.151.010.153内纵墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.390.74.484内横墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.041.06.045内隔墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.6-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=5.621.05.62屋顶1女儿墙0.5（8x0.12+0.6+0.4)x0.5=1.081.01.08、水平风荷载的计算 风荷载标准值计算 每榀框架各层所受风荷载标准值 、内力计算 a.梁、柱线刚度计算 横梁线刚度计算表类别边横梁中横梁 柱线刚度计算表楼层15400253900b.梁、柱相对相对线刚度（取中框架） 假设边横梁的相对线刚度为1，则中横梁的相对线刚度为0.73，,25层柱的相对线刚度为1.12，底层相对线刚度为0.81c.风荷载作用计算简图 风荷载标注值作用下计算简图d.各柱的反弯点高度25层均在各柱的中点处：1层取底层柱高，即e.柱剪力分配系数： 因柱截面一样，剪力平均分配，即f.从第五层开始计算，求各柱的剪力 g、根据柱剪力和梁分配系数，求柱弯矩图 计算略，弯矩图和剪力图如下： 风荷载作用下弯矩和剪力图 风荷载作用下梁的剪力和柱的轴力图 、风荷载作用下框架侧移的验算 a、中框架柱侧移刚度D值计算 中框架柱侧移刚度D值楼层边柱（A,D）中柱(B,C)50.430.178108840.740.27165095478640.430.178108840.740.27165095478630.430.178108840.740.27165095478620.430.178108840.740.27165095478610.5950.50115232.370.6571514153328b、风荷载标准值作用下框架侧移计算 考虑到正常使用情况下梁、柱的塑性变形，现浇框架在求侧移时整体引入刚度抗剪系数0.85，则相对层间侧移为 风荷载标准值作用下框架侧移计算楼层限值53.43547860.0631/619051/40049.57547860.1751/22286315.54547860.2841/13732225.51547860.4661/8369132.05533280.6011/8985顶点1/135301/500、水平地震作用下的框架内力计算 、基本计算参数的确定 抗震设防烈度：7度；抗震设计分组：第一组；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等级为三级。 、场地和周期特征值 场地类别为类，设计地震分组为第一组，查得特征周期值。 、重力荷载代表值（取中框架计算） 恒荷载取100%，楼面活荷载取50%，屋面荷载不考虑。 屋面荷载平均值 屋顶女儿墙自重 G=1.3×(17.4+9)=34.2 楼面荷载平均值 q=4.525+2×50%=5.525 标准层自重 G=7.51×9+10.15×14.4=213.75 底层墙自重 G=8.17×9+10.09×14.4=233.2 梁自重 G=5.51×6.72×2+3.28×2.5=82.03 底层柱自重 G=6.875×5.4×4=148.5 标准层柱自重 G=6.875×3.9×4=107.3 竖向荷载面积 A=17.4×4.5=78.3 将楼层及该层墙体自重集中于该楼层的标高处，可得各层重力荷载代表值 、结构自振周期 采用经验法计算 、地震影响系数 、水平地震作用标准值计算利用底部剪力法公式： 水平地震作用计算列表如下：楼层5709.95147.8211490941.9+18.94=68.044658.55147.817.111261.237.13658.55147.813.28692.928.62658.55147.89.36124.520.21719.15147.85.43883.412.8 、重力荷载代表值产生的框架内力重力荷载代表值已算出，假定其分布方式与竖向荷载相同，即均匀分布在每层梁上，则对屋面层处 对24层楼面处 对底层楼面处 利用分层法法进行重力荷载代表值内力计算 5层计算单元 弯矩分配 计算结果24层计算单元 弯矩分配 计算结果1层计算单元 弯矩分配 计算结果 重力荷载作用下的代表值作用下的梁、柱弯矩图 重力荷载代表值作用下的梁、柱剪力、轴力图、水平地震作用产生的框架内力利用D值法计算a.各柱的剪力值楼层5432168.04105.14133.74153.94166.7417.0128.2933.4438.4941.69b.各柱反弯点高度 各柱的反弯点高度由决定，查表得楼层54321ABABABABAB1.793.091.793.091.793.091.793.092.474.270.380.450.430.460.480.50.50.50.580.551.481.761.681.791.871.951.951.953.132.97 C.水平地震作用下的框架内力 根据上述计算结果，绘制如下框架内力图 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩图 水平地震作用下框架梁、柱剪力图 、竖向荷载作用下的框架内力计算 框架内力计算采用中间框架计算 、恒荷载作用下内力计算 计算单元如下图 荷载计算 各层梁上作用的恒载 上图中， 分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 分别由边纵梁和中纵梁直接传给柱的恒荷载，包括梁自重、楼板重和女儿墙重力荷载，计算如下：集中力矩对1-4层楼面 横向框架荷载总表楼层56.814.5829.517.9144.6183.9023.01415.663.2822.413.58149.2184.7023.1 恒载作用下梁、柱的弯矩图 恒载作用下柱的剪力、轴力图恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算 5层 AB跨： 由荷载引起的剪力 由弯矩引起的剪力 BC跨： 由弯矩引起的剪力14层计算方法如第五层5层柱轴力A柱：B柱：14层计算方法如第五层 计算结果汇总如下 恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力 楼层荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱597.520.7-5.6091.9103.120.7236.5263.3307.7334.54111.815.1-10.50101.3122.310.5364.6391.4471.9498.73111.815.1-3.30108.5115.110.5492.7519.5636.1662.92111.815.1-3.20108.6115.010.5620.8647.6800.3827.11111.815.1-4.70107.1116.510.5748.9786.0964.51001.6 、活荷载作用下的内力计算 计算单元与恒荷载计算单元一致 荷载计算 各层梁上作用的恒荷载 对 第5层：屋面雪荷载 楼面荷载：15层 横向框架活荷载作用内力汇总表楼层54.5（1.1）6.0（1.5）20.3（5.1）38.4（9.6）04.8（1.3）144.56.020.338.404.8 梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算 活荷载作用下的梁、柱弯矩图 活荷载作用下梁、柱剪力轴力图33