完整版土木工程专业毕业设计完整计算书.docx
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完整版土木工程专业毕业设计完整计算书
积11305.82m2,宽度为39.95m,长度为60.56m;底层层高4.2m,其它层层高3.6m,
室内外高差0.6m。
该工程的梁、柱、板、楼梯、基础均采用现浇,因考虑抗震的要求,需要设
置变形缝,宽度为130mm。
1.1.1设计资料
（1）气象条件该地区年平均气温为20oC.
冻土深度25cm,基本风压0.45kN/m2,基本雪压0.4kN/m2,以西北风为主导
方向，年降水量1000mm。
（2）地质条件
该工程场区地势平坦，土层分布比较规律。
地基承载力特征值
fa240kPa。
（3）地震烈度
7度。
（4）抗震设防
7度近震。
1.1.2材料
梁、柱、基础均采用C30；纵筋采用HRB335，箍筋采用
HPB235；单向板和
双向板均采用C30，受力筋和分布筋均为HPB235;楼梯采用
C20，除平台梁中纵
筋采用HRB335外，其余均采用
HPB235。
1.2工程特点
本工程为8层，主体高度为
29m左右，为高层建筑。
其特点在于：
建造高层
建筑可以获得更多的建筑面积，
缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种管线的
长度，从而节省城市建设于管理的投资；其竖向交通一般由电梯来完成，这样就回增加建筑物的造价；从建筑防火的角度来看，高层建筑的防火要求要高于中低层建筑；以结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，因此无论从结构分析，还是结构设计来说，其过程都比较复杂。
在框架结构体系中，高层建筑的结构平面布置应力求简单，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部突变，并尽可能降低建筑物的重心，以利于结构的整体稳定性；合理地设置变形缝，其缝的宽度视建筑物的高度和抗震设防而定。
该工程的设计，根据工程地震勘探和所属地区的条件，要求有灵活的空间布置和较大的跨度，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简况和工程特点，特别对于高层建
筑的优点和框架结构中高层建筑的布置原则作了详细阐述。
2结构设计
2.1框架设计
2.1.1工程简况
该实验楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积
11305.82m2，建筑平面
房间开间3.3m,进深7.5m,走廊宽度2.4m;两侧部分房间开间、进深视具体情况而定。
底层层高4.2m,其它层层高为3.6m,室内外高差0.45m。
框架平面柱网布置
图2-1所示，（仅取中间部分作为设计对象）
L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3
11
1
L3
11
1
L3
IV
1
L3
"2'
'2'
'2'"
"L3'
1
L3
1k.1
'L3'
1
L3
1J
'L3'*
1
L3
i1
3300J
|3300J
133001
L
L
1
f1
11
U
1
1
1
1
L
L
L
L
L3L_d
L3
L3
L3
2:
L3
‘L3'
，L4
1
1
1
1
L3
L3
L4
1——
X
1<
1
P1
1
1
1
F1
1
11
1
L3
L3
■
1
L3
L3
|_
L3
2
1
r
■
1
'L3'
'L3
1
1
L3
1
厂
L3
1
r
L3
1
旦
旦
4
1-
L3
L3
L31
3300I3300]33003300]3300|3300]3300]3300]3300.
39600
图2-1框架平面柱网布置
2.1.2设计资料
（1）气象条件
基本雪压=0.4kN/m2;基本风压=0.45N/m2
（2）抗震设防
7度近震。
⑶材料
混凝土采用C30，纵筋n级，箍筋I级
（4）屋面及楼面做法屋面做法（上人）：
30厚细石混凝土保护层
二毡三油防水层
20厚水泥沙浆找平层150厚柱石保温层
15厚板底纸筋石灰
楼面做法：
12mm厚大理石地面
30mm厚细石混凝土
100mm厚钢筋混凝土现浇板
15厚板底纸筋石灰
2.1.3设计内容：
（1）初估截面尺寸
a、框架柱子
2〜8层截面尺寸均为
b=h=（（1/8~1/12）H=（1/8~1/12）3.6nm=0.45~0.3m
1层：
b=h=（（1/8~1/12）H=（1/8~1/12）4.2m=）0.52~O.35m
取b>h=500mmX500mm
b、横向框架梁（L1）:
h=（1/10~1/18）l=（1/10~1/18）7.5m=0.75~0.42m取h=600mm
b=（1/2~1/3）h=（1/2（1/2~1/3）1/3）0.6=0.2~0.3m取b=250mm
C、中间框架梁（L2）:
由于跨度小，故取b0=250mmx400mm
d纵向框架梁（L3）:
h=（1/10~1/18）l=（1/10~1/18）3.3m=0.33~0.18m取h=500mm
b=（1/2~1⑶h=（1/2~1/3）0.5=0.25~0.17m取b=250mm
e、次梁（L4）:
h=（1/10~1/18）l=（1/10~1/18）6.6m=0.66~0.37m取h=500mm
b=（1/2~1⑶h=（1/2~1/3）0.5=0.25~0.17m取b=250mm
（2）楼板厚度:
（采用单向板）
h>|/40=l/403.8=0.82m
取h=100mm
（3）梁的计算跨度
C
F
I
E
II1
11
1
t1
1
1
1
L3
11
1
11
1
11
1
11
1
1
1
1
1
2'
1
1
卜L3"
1
L3
■L4
1
L4
1
1
1
1
1
1
3300
3300
3300
3300
3300
3300”33001
|3300
3300
3300
3300
3300
39600
L3
4』5I6
789.[10|11II1213141516
图2-2框架梁编号
（4）柱高度
底层柱子高h=4.2m+0.45m+0.50m=5.15m,其中4.2m为底层高，0.45m为室内
3.6m。
由
外高差，0.50m为基础顶面至室外地坪的高度。
其他层柱高等于层高即为
此得框架计算简图，见图
2-3。
2.1.4荷载计算
（1）屋面均布荷载:
30厚细石混凝土保护层
0.03m>24=0.72kN/rf
二毡三油防水层
0.35kN/rf
20厚水泥沙浆找平层
0.02m>0=0.40kN/
rf
150厚柱石保温层
0.15m>=0.75kN/
rf
100厚钢筋混凝土板
0.1m>25=2.5kN/
rf
15厚板底纸筋石灰
0.015m>6=0.24kN/
rf
共计:
4.96kN/rf
屋面恒载标准值:
（12X3.3+0.5）X（7.5>2+2.4+0.5）X4.96=3560KN
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z2-Z2
Z2Z2
Z2Z2
Z1Z1
C
E
Z1Z1
F
<000<000一onn
«k63h§
H
图2-3横向框架计算简图及柱编号
（2）楼面均布恒载（按楼面做法逐项计算）
12mm厚大理石地面
0.012m>28=0.34kN/rf
30mm厚细石混凝土
0.03m>24=0.72kN/rf
100mm厚钢筋混凝土现浇板
0.1m>25=2.5kN/rf
15厚板底纸筋石灰
0.015>6=0.24kN/rf
合计:
3.8kN/rf
楼面恒载标准值:
（12X3.3+0.5）X（7.5>2+0.4+0.5）>3.8=2727kN/rf
（3）屋面均布活载
计算重力荷载代表值时，要考虑雪荷载和施工荷载。
0.4X（12$.3+0.5）X（7.52+2.4+0.5）=287kN
（4）楼面均布活载：
对于实验楼取均布活荷载为2.0kN/rf,故楼面均布活载标准值为:
（12X3.3+0.5）X（7.5>2+2.4+0.5）>2.0=1435kN
（5）梁柱自重（包括梁侧，梁底，柱抹灰重量）
梁侧、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽计算来考虑。
表2-1梁柱自重表
梁（柱）编
号
截面（rf）
长度（m）
根数
每根重量（kN）
L1
0.250.6
7.0
25>8=200
30.45
L2
0.250.4
1.90
13>8=104
5.51
L3
0.250.5
2.80
44>8=352
10.15
L4
0.250.5
5.90
4>^2+2=50
37.54
Z1
0.5>0.5
5.15
（4>7刈2）+2>7=350
26.24
Z2
0.5>0.5
3.60
2>>8=16
21.39
注：
每根重量为:
对于柱，则:
0.4>4>15>5=37.54kN
⑹墙体自重：
墙体均为240mm
厚墙。
墙两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。
每片面积
片数
重量（kN）
底层纵墙
2.8>4.45
12>4-2=46
3049
底层横墙
7.0>4.35
17
275
其他层纵墙
2.8>3.1
46
2124
其他层横墙
6.7>3.0
17
1818
表2-2墙体自重
墙体自重为:
注：
单位面积上墙体的重量为：
0.28>19=5.32kN/rf故:
5.322.84.4546=3049kN，其他计算类同。
（7）荷载分层总汇
G8=7479kN
a、顶层重力荷载代表值包括
G7=9856kN
顶层重力荷载代表值包括：
屋面恒载+50%活载+梁自
G6=9856kN
重（纵横梁）+半层柱自重+半层墙体自重。
G5=9856kN
0.29>0.6>7^25=30.45kN（考虑抹灰）
G4=9856kN
b、其他层重力荷载代表值包括:
其他层重力荷载代表值包括：
楼面恒载+50%活载+纵
G3=9856kN
G2=9856kN
G=11882kN
将前述荷载相加，得集中于多层楼面的重力荷载代表值如下:
第八层：
7569KN
第七至二层：
9943KN
第一层:
12013KN
8
Gi为
i1
在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取
I=1.5Io（Io为梁的截面惯性
建筑物重力荷载代表值
8
Gi=7569+9943為+12013=79240kN
i1
质点重力荷载值见图2-4.图2-4质点重力荷载值
2.1.5水平地震力作用下框架侧移计算
⑴横梁线刚度：
采用混凝土C25,Ec=3.0>107kN/rf
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,
梁
截面
跨
惯性矩
边框架梁
中框架梁
号
bxh
2
度
1。
bh
Ib
1.5I0
k,-
Eb
Ib
2.010
k,-
Eb
L
m
lm
12
L1
0.25
0.6
7.5
4.5
10-3
6.7!
510-
2.70
104
9.0
10-
3.60
104
3
3
L2
0.25
0.4
2.4
1.3
10-3
1.9
510-
2.43
104
2.61
10-
3.25-
104
3
3
L3
0.25
0.5
3.3
2.6
10-3
3.9
10-3
3.55
104
5.2
10-
4.73
104
3
L4
0.25
0.5
6.6
2.6
10-3
3.9
10-3
1.77
104
5.2
10-
2.36
104
3
矩），对中框架取I=2.0I0。
横梁线刚度计算结果见表
表2-3横梁线刚度计算
2-3。
表2-4柱线刚度
柱号
Z
截面
（怦）
柱高度
（m）
惯性矩
线刚度
bh3,八
I0P（m4）
KEIc
Kc—
（kN-m）
乙
0.50.5
5.15
2.2110-3
3.03
104
Z2
0.50.5
3.6
5.2110-3
4.34
104
表2-5横向框架柱侧移刚度D值计算
层次
工程柱类型
KKb（一般层）
2Kc
KKb（底层）
Kc
（一般层）
2+K
0.5K,十、
2+-K（底层）
12
DKCr（kN/m）
h
根
数
底
层
边框架边柱
2.710.89
3.03
0.481
8520
4
边框架中柱
2.712.431.69
3.03
0.598
11936
4
中框架边柱
3.60
1.18
3.03
0.528
7021
8
中框架中柱
3.603.25C"
2.26
3.03
0.649
9021
8
D
376498
四
五
、.
八
七
八
层
边框架边柱
2.72.70.62
0.243
27695
4
边框架中柱
（2.432.7）1.21
2
0.368
56437
4
中框架边柱
3.63.60.82
2
0.301
18552
8
中框架中柱
呻.6）1.57
2
0.443
31392
8
D
700296
（3）横向框架自振周期
按顶点位移法计算框架的自振周期。
无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。
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基本周期：
Ti1.70尸
式中0――基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6;
T――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及位移;
表2-6横向框架顶点位移
层次
Gi（kN）
Gi（kN）
Di（kN/m）
层间相对位移
i%
i
8
7569
7569
700296
0.0108
0.5789
7
9943
17512
700296
0.0250
0.5539
6
9943
27455
700296
0.0392
0.5147
5
9943
37398
700296
0.0532
0.4816
4
9943
47341
700296
0.0671
0.4245
3
9943
57284
700296
0.0832
0.3513
2
9943
67227
700296
0.0960
0.2753
1
12013
79240
376498
0.2045
0.1903
T11.7=1.7）0.6Jo.5736=0.776（s）
（4）横向地震作用计算
在II类场地，7度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期
Tg=0.35s，水平地震影响系数最大值max=0.08
由于T1=0.776>Tg=1.40.35=0.49（s）,应考虑顶点附加地震作用。
n=0.0871+0.01=0.080773+0.01=0.072
顶点附加水平地震作用:
Fn=nFEK=0.0732616=191kN
各层横向地震剪力计算见表3-7,表中：
Fi
GH
7
Fek（1
n）
2-5。
GjHj
层次
hi（m）
Hi
（m）
Gi
（kN）
GiHi
kNm
Gy
/j1GHj
Fi
（kN）
Vi
（kN）
8
3.6
30.35
7569
230854
0.169
60205
602.51
7
3.6
26.75
9943.
265475
0.193
483.1
1085.6
6
3.6
23.15
9943
230180
0.169
421.52
1507.12
5
3.6
19.55
9943
194308
0.132
352.76
1859.88
4
3.6
15.92
9943.
158292
0.109
292.58
2152.46
3
3.6
12.35
9943
122796
0.088
225.17
2377.63
2
3.6
8.75
9943
87001
0.061
159.76
2537.39
1
5.15
5.15
12013
61866
0.042
120.33
2657.39
表2-7各层横向地震作用及楼层地震剪力
注：
表中第8层Fi中加入了
Fn。
横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图
j1
602.51
602.51
483.1.
1085.60
421.52
1507.12
352.76
292.58
1859.88
2152.46.
225.172
2377.63
159.76
2537.39
120.33
2657.72
图2-5横向框架各层水平地震作用和地震剪力
（5）横向框架抗震变形验算
详见表2-8O
表2-8横向变形验算
层次
层间剪力Vi
（kN）
层间刚度Di
（kN）
层间位移
（m）
层高
h
（m）
层间相对弹性
转角e
8
602.40
700296
0.00086
3.6
1/4187
7
1085.60
700296
0.00154
3.6
1/2329
6
1507.12
700296
0.00213
3.6
1/1685
5
1859.88
700296
0.00263
3.6
1/1327
4
2152.46
700296
0.00304
3.6
1/1179
3
2377.63
700296
0.00336
3.6
1/1065
2
2537.39
700296
0.00358
3.6
1/1003
1
2657.72
76498
0.00682
5.15
1/758
注：
层间弹性相对转角均满足要求
⑹。
e<[e]=1/450。
（6）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,
梁端剪力及柱轴力分别见表2-10、图2-6，图2-7。
表2-9柱端计算
层
次
层高
Ni
层间剪力
Vi
层间刚度
Di
C轴柱（边柱）
Dim
V
*i,m
k
y
M上
M下
8
3.60
603
700296
12087
11
0.82
0.35
26.69
14.21
7
3.60
1086
700296
12087
19
0.86
0.40
42.04
28.57
6
3.60
1507
700296
12087
26
0.86
0.45
52.55
44.13
5
3.60
1859
700296
12087
32
0.86
0.45
65.69
52.76
4
3.60
2152
700296
12087
37
0.86
0.50
67.8
67.81
3
3.60
2377
700296
12087
41
0.86
0.50
75.2
75.2
2
3.60
2537
700296
12087
43
0.86
0.45
88.23
69.77
1
5.15
2658
376498
7356
50
1.24
0.64
95.1
172.3
续表2-9
I层I层高I层间剪I层间I
E轴柱（边柱）
次
Ni
力Vi
刚度
Di
Dim
Vi,m
k
y
M上
M下
8
3.6
603
700296
17946
15
1.57
0.42
32.91
23.28
7
3.6
1086
700296
17946
27
1.57
0.48
53.65
49.38
6
3.6
1507
700296
17946
39
1.57
0.48
72.12
65.66
5
3.6
1859
700296
17946
47
1.57
0.48
87.13
81.22
4
3.6
2152
700296
17946
55
1.57
0.5
101
101
3
3.6
2377
700296
17946
61
1.57
0.5
109
109
2
3.6
2537
700296
17946
65
1.57
0.49
117.5
112.9
1
5.15
2658
376498
8962
62
1.57
0.55
142.63
172.78
注：
表中：
yyoyi
y2,3Vim
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