城北实验中学教学楼毕业设计结构计算书手算.docx
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城北实验中学教学楼毕业设计结构计算书手算
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
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:
4985.28m2
2)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:
3.9m
4、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/s
4)基本风压:
Wo=0.40KN/m2
5)基本雪压:
So=0.35KN/m2
最大积雪深度:
11cm
6)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
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K<1.6
3)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GB50010-2002
5)建筑结构荷载规范GB50009-2001
6)建筑地基基础设计规范GB50007-2002
7)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。
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
边跨取h=750mm,b=350mm
中跨取h=400mm,b=350mm
柱:
(底层柱高)h=(1~1.5)b
取h=500mm,b=350mm;
连系梁:
取h=400mm,b=350mm
9.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
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300mm
10、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
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2300mm
1.梯段板的计算
确定板厚.梯段板的厚度~134.4mm~112mm取h=120mm
荷载计算(取1m的宽板作为计算单元)
楼梯斜板的倾斜角
斜板重
踏步重
水磨石面层(0.28+0.15)0.65/0.3=0.998kN/m
板底抹灰/0.881=0.386kN/m
合计=6.669kN/m
恒荷载设计值g=1.2=1.26.669=8.003kN/m
活荷载标准值
活荷载设计值q=1.4=1.42.5=3.5
总荷载p=g+q=8.003+3.5=11.503
截面设计
踏步板的计算跨度:
ln=3360mm
跨中最大设计弯矩为:
M=kN.m
截面有效高度:
板的有效高度ho=120-20=110mm
=
=
=
=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)
荷载计算
恒载:
水磨石面层0.65kN/m
80mm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=1.2=1.22.99=3.588kN/m
活荷载标准值=2.5
活荷载设计值q=1.4=1.42.5=3.5
总荷载p=g+q=3.588+3.5=7.088
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=
板的有效高度:
ho=80-20=60mm
=
=
=
=mm2
选用6@110As实=257mm2
(3)平台梁设计
设梁截面尺寸:
h=350mmb=200mm
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:
1.216.18=19.416kN/m
活载q:
kN/m
活载q设计值:
kN/m
荷载总值p:
p=g+q=19.416+9.905=29.321kN/m
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:
=
=45.62kN.m
梁端最大剪力:
==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
鉴别T形截面类型:
根据
=
=157.08kN.m>M=54.13kN.m
故属于第一类T形截面
根据=
=
=
=mm2
选用316As实=603mm2
斜截面抗剪能力计算
验算截面尺寸hW=ho-80=235mm<4
0.25fcbho=0.2511.9200315=187.43kN>V截面满足要求
又0.7ftbho=0.71.27250315=56.01kN>V故只需按构造配箍筋
选用6@200
(五)绘制施工图:
三、框架荷载、内力计算
一、确定计算简图
1、计算单元KJ-9
2、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。
3、主要杆件尺寸估算
混凝土梁:
C30则Ec=3.00104N/mm2
柱:
C30则Ec=3.00104N/mm2
横向框架梁(边跨)h=b=
h=取h=750mm
b=取b=350mm
(中跨)取b=350mmh=400mm
纵向连梁:
h=取h=400mmb=350mm
框架柱:
b=(底层柱高)=
h=(1~1.5)b
取:
b=350mmh=500mm
4、惯性矩线刚度计算
其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,边跨取=1.5,中跨取=2(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩):
边跨梁IDE=
IFH=
中
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