城北实验中学教学楼毕业设计结构计算书(手算)

设计说明书第1页共72页毕业设计（论文）计算书（结构部分设计）题目：南昌市城北实验中学教学楼专业：土木工程班级：2006级（4）班学号：6002106271姓名：褚帆指导教师：伍卫秀老师设计说明书第2页共72页一、工程概况：1、工程名称:南昌市城北实验中学教学楼2、建筑地点:南昌市某沿街地段3、建筑规模:1)建筑总面积:4985.28m22)建筑层数:四层，局部采用五层，3)结构类型:钢筋混凝土框架结构4)层高:3.9m4、建筑功能：（1）普通教室18间67.5m2/间（2）语音教室2间129.6m2/间（3）微机教室2间129.6m2/间（4）阅览室2间99.9m2/间（5）活动室1间99.9m2/间（6）会议室1间99.9m2/间（7）办公室12间行政办公室6间40.5m2/间教师办公室6间40.5m2/间（8）收发室1间27m2/间（9）贮藏室3间27m2/间（10）走廊走廊为2.4m宽（11）楼梯共四个楼梯（12）厕所每层设男女厕所各两个5、建筑技术条件（一）气象条件:1)常年主导风向:西北风2)夏季主导风向:西南风3)平均风速:夏季3.1m/s,冬季4m/s4)基本风压:Wo=0.40KN/m25)基本雪压:So=0.35KN/m2最大积雪深度:11cm6)最高气温:40.6℃最低气温:--9.3℃7)最冷月平均温度:4.5℃(1—2月)8)最热月平均温度:29.7℃(7—9月)9)最大降雨量:50.4mm/h月最大降雨量：184.3mm(4—6月)（二）工程地质条件设计说明书第3页共72页1)天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层,地基承载力为300KN/m2。2)地下水位:天然地面以下4m处3)地震设防烈度:6度（三）施工条件1）施工单位：南昌市某建筑公司2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K1.63）材料供应：各种材料均可保证供应4）预制构件和模板、钢筋骨架、门窗等半成品：可由公司构件厂供应（运距10公里）5）机械设备：除大吊装机械外，施工单位均能解决。6）施工用水、电：由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。7）施工道路：Ⅱ级公路6、结构设计依据：1）任务书提供的气象条件和工程地质条件2）任务书提供的施工条件3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图4）混凝土结构设计规范GB50010-20025）建筑结构荷载规范GB50009-20016）建筑地基基础设计规范GB50007-20027）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计8）多层与高层建筑结构设计9）简明建筑结构静力设计手册由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：7.结构类型分析及结构选型：.1）结构型式包括：混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构混合结构：优点：施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。缺点：整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。框架结构：优点：整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。缺点：用钢量大，造价高。其中框架结构又包括：装配式框架、装配整体式及现浇式装配式框架结构：优点：工期短，施工快。缺点：对结点要求高（需焊接，用钢量大）装配整体式：优点：结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。设计说明书第4页共72页缺点：工序多，工期长。现浇式：优点：整体性好，抗震性好。缺点：模板多，工期长。筒体结构：优点：抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。缺点：工程量大，用钢量多。剪立樯结构：优点：整体性好，承载力及侧向刚度大。缺点：剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。2）框架承重方式选择：承重方式有：横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。8.初定梁柱截面尺寸:主梁1111(),()121623hlbb～～边跨取h=750mm,b=350mm中跨取h=400mm,b=350mm柱:Hb151(底层柱高)h=(1～1.5)b取h=500mm,b=350mm；连系梁:1111223hlbh，（～）取h=400mm,b=350mm9.其它结构选型1.屋面结构采用现浇屋盖,屋面找坡为材料找坡2.楼面结构楼板、楼梯均采用现浇.3.基础梁选用现浇式钢筋混凝土基础梁，尺寸估算：b=350mmh=700mm.4.基础设计说明书第5页共72页从地质条件可以看出,基础的持力层不太深，地基承载力为250kN/m2(200kN/m2)故采用钢筋混凝土柱下独立基础.5.在11～12轴之间设置温度伸缩缝；由于建筑物总长为53.6m,故需设置伸缩缝,缝宽为300mm10、结构布置1)因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置其一般原则:上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置2)基础平面布置图基础平面布置图上主要构件有:钢筋混凝土基础、基础梁3)楼面结构布置图主要构件有:框架、楼面梁4)屋面结构布置图主要构件有:框架、屋面梁、屋面板11、屋面、楼面均采用现浇板三张平面布置图见附图1、基础平面布置图2、楼面结构布置图3、屋面结构布置图设计说明书第6页共72页二、楼梯的计算现浇楼梯计算此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。该楼梯：采用C25混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋梯间宽3360mm，梯段宽1650mm，井宽60mm，踏步总数为26，一跑13步，二跑13步踏步高度150mm，踏步宽度280mm，休息平台2300mm1．梯段板的计算①确定板厚.梯段板的厚度0(25lh~0)30l134.4mm~112mm取h=120mm②荷载计算(取1m的宽板作为计算单元)楼梯斜板的倾斜角8.128536.0arctan280150arctan81.80cos斜板重mkNmKNmm/41.3/2512.0881.00.13踏步重mkNmkNmmm/875.1/2515.028.02128.00.13水磨石面层（0.28+0.15）0.65/0.3=0.998kN/m设计说明书第7页共72页板底抹灰0.0217/0.881=0.386kN/m合计kg=6.669kN/m恒荷载设计值g=1.2kg=1.26.669=8.003kN/m活荷载标准值mkNmKNqk/5.21/5.2活荷载设计值q=1.4kq=1.42.5=3.5mkN/总荷载p=g+q=8.003+3.5=11.503mkN/③截面设计踏步板的计算跨度:ln=3360mm跨中最大设计弯矩为:M=86.91236.303.511101'1012,2nslpkN.m截面有效高度：板的有效高度ho=120-20=110mm21scOMfbh=109.010010009.110.1109861226。112s=116.0109.0211(112)/2sS=942.02)109.0211(0ssyMAfh=657100210942.01086.9126mm2选用10@110As=714mm2分布筋每级踏步采用1根8.2．平台板计算（设平台板厚h=80mm,取1m宽板带计算）①荷载计算恒载：水磨石面层0.65kN/m80mm厚混凝土板0.08×25=2kN/m板底抹灰0.02×17=0.34kN/m合计：gk=2.99kN/m恒荷载设计值g=1.2kg=1.22.99=3.588kN/m设计说明书第8页共72页活荷载标准值kq=2.5mkN/活荷载设计值q=1.4kq=1.42.5=3.5mkN/总荷载p=g+q=3.588+3.5=7.088mkN/②截面设计平台板的计算跨度：lo=2300-200/2+240-400=2040mm弯矩设计值：M=mkNplo.95.2104.0288.0710122板的有效高度：ho=80－20=60mm21scOMfbh=069.06010009.110.11095.226112s=072.069.00211(112)/2sS=931.02)69.00211(0ssyMAfh=25260210931.01095.26mm2选用6@110As实=257mm2（3）平台梁设计设梁截面尺寸：h=350mmb=200mm①荷载计算恒载：由平台板传来的荷载2.99×2.3/2=3.439kN/m梁侧粉刷0.02×(0.35-0.08)×2×17=0.1836kN/m梯段板传来的荷载6.669×3.36/2=11.204kN/m平台梁自重0.2×(0.35-0.08)×25=1.35kN/m合计：16.18kN/m恒载p：1.216.18=19.416kN/m活载q：75.072.3236.3.52kN/m活载q设计值：05.9975.074.1kN/m设计说明书第9页共72页荷载总值p：p=g+q=19.416+9.905=29.321kN/m②截面设计平台梁两端与竖立在框架上的短柱整结，平台梁的计算跨度lo=1.05（3.6-0.24）=3.528mm梁跨中最大弯矩：281plM=2528.3321.2981=45.62kN.m梁端最大剪力：plV21=36.321.32921=49.26kN截面按倒L型计算翼缘计算宽度：b+5h’f=300+5×80=600mm梁有效高度035035315hmm鉴别T形截面类型：根据)2'(''1foffchhhbf=)280315(806009.110.1=157.08kN.m＞M=54.13kN.m故属于第一类T形截面根据21'ofcshbfM=07.03156009.110.1102.64526112s=073.007.0211(112)/2sS=963.02)07.0211(0ssyMAfh=501315300964.0102.6456mm2选用316As实=603mm2斜截面抗剪能力计算设计说明书第10页共72页验算截面尺寸hW=ho-80=235mm18.1200235bhw＜40.25fcbho=0.2511.9200315=187.43kNV截面满足要求又0.7ftbho=0.71.27250315=56.01kNV故只需按构造配箍筋选用6@200（五）绘制施工图：设计说明书第11页共72页设计说明书第12页共72页设计说明书第13页共72页三、框架荷载、内力计算一、确定计算简图1、计算单元KJ-92、计算简图假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定—1.2m，则底层柱高为3.9-0.1+0.45+1.5-0.9=4.85m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。设计说明书第14页共72页3、主要杆件尺寸估算混凝土梁：C30则Ec=3.00104N/mm2柱：C30则Ec=3.00104N/mm2横向框架梁（边跨）h=l)161~121(b=h)3121(～h=mm).5562~750(9000)