结构计算书(弯矩二次分配法)

南昌大学毕业设计 南昌市树人中学教学楼设计姓名：姜志超 学号： 7011505127指导教师：伍卫秀 南昌大学科学技术学院摘要本次毕业设计是一幢教学楼的设计，包括建筑设计，结构设计和施工设计三部分内容。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑地基环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。着重解决了建筑物与周围环境、建筑物与各种细部构造，最终确定设计方案，画出建筑施工图。本工程为南昌市树人中学教学楼。按使用功能将建筑分为四层。其中包括普通教室、语音教室、微机教室、阅览、活动室、大会议室、教师办公室、行政办公室等，高16.1m。总建筑面积4647。本建筑物防火等级二级，抗震设防烈度6度。本工程结构设计采用框架结构，结构手算按横向框架承重分析。选取一榀三跨四层的框架进行计算，内力计算考虑以下三种荷载作用，即竖向恒载作用下的内力，竖向活载作用下的内力及风载作用下的内力。因为6度设防，不进行地震作用计算，而只按构造设计。在进行截面设计时，柱按偏压构件计算，梁根据受力情况按T形或矩形截面进行设计。为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。结构电算采用PKPM2005软件，对整体结构按照三维方式进行分析计算，并出结构施工图。本工程的施工遵照先地下后地上，基础工程上部结构工程屋面及室内外装修粉刷工程。使劳动力安排均衡。并在垂直方向建筑物的自然层将工程分为四个施工层，为，。在水平方向分为二个段：轴线A-D为A段；DG为B段。所有工作均采用分层分段流水施工关键词：框架钢筋混凝土结构设计 内力分析The Design of the Nanchang shuren middle schoolBy: Jiang Zhi Chao Tutor: Wu Wei XiuNanchang University College of Science and TechnologyAbstractThis graduation design is the design of a teaching building, including building design, the structure design and construction design is three part of contentses.Building design is under the premise of total programming, according to design the request of the task book, comprehensive consideration foundation environment, usage function, comprehensive choose a type, start construction, material, construct an equipments, construct an art and economy etc.Emphasized to solve building and around environment, building and various minute part construct, finally make sure a design project and draw a building construction diagram.This engineering is the Nanchang shuren middle schoolPress to use function to is divided into a building 4 F.Include common classroom, speech classroom, tiny machine classroom, movable room, big board room, teachers office, and executive office.etc., It has four stories, and the heights of stories are all 3.9 meters. The height of the whole building is 16.1 meters.This building fire prevention grade is second class, the anti- earthquake establishes to defend earthquake intensity 6 degrees.This engineering structure designs adoption frame structure, the structure hand calculates to press the horizontal frame to accept heavy analysis.Select by examinations one Mao three across 4 F of the frame carry on a calculation, inside the dint compute the consideration following three kinds of lotuses to carry a function, namely the Shu carry a function toward the Heng under of inside dint, Shu to live and carry a function under of inside the dint and the breeze carry a function under of inside dint.Because 6 degrees establish to defend, dont carry on an earthquake function calculation, but presses the structure to design.While carrying on cutting a noodles design, the pillar presses to be partial to press to reach a calculation, beam according to being pressed by dint circumstance T form or rectangle cut noodles to carry on a design.For promise that the ductility frame wantsstrong shear weak curved, the strong pillar weak beam, the strong node is weak to reach a strong anchor man solid design principle, and satisfy structure request.The structure is machine-readableAdopt PKPM2005 softwares, carry on an analytical calculation according to the 3D way to the whole structure, and the structure start construction diagram.The construction of this engineering acts according to first after the underground ground up, the oundation-upper part structure engineering-house the noodles and the indoor outside repair to paint engineering.Making the labor force arranged is balanced.Also is divided into the engineering four in the natural layer of perpendicular direction building construction layer, is a , , , .Is divided into two segments in the level direction:The stalk line A-D is an A segment;The D-G is a B segment.All works all adopt a layering the segment the flowing water construction for centKeywords: frame reinforced concrete the design of the structure The mechanical analysis目 录摘要1一 工程概况6二 小构件设计（一）楼梯7（二）现浇板15（三）檐沟13三 框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸19（二）计算简图19四 恒荷载内力计算（一）恒荷载计算21（二）恒荷载作用下内力计算26五 活荷载内力计算（屋面布活荷载）（一）活荷载计算31（二）活荷载作用下内力计算33六 风荷载内力计算（一）风荷载计算39（二）内力计算41七 内力组合（一）梁各控制截面内力45（二）梁内力组合49（三）柱各控制截面内力48（四）柱内力组合50八 截面设计（一）梁截面设计52（二）柱截面设计60基础设计（一） 边柱基础71（二） 中柱基础74致谢78参考文献79工程概况本工程为南昌市树人中学教学楼。工程为四层现浇钢筋混凝土框架结构。屋面板顶面标高为16.1m。工程所在地抗震设防烈度为6度。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，15mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，100140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，15mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重19kN/m3，厚度240mm。门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.45 kN/m2。风荷载标准值0.4kN/m2，雪荷载标准值0.35kN/m2。活荷载：不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2，走廊标准值2.5 kN/m2本设计计算书包括楼梯、厕所板、檐沟、框架主体结构、基础等部分的计算和设计。一，楼梯设计楼梯间开间为3.9m，进深为7.2。采用板式楼梯，各层楼梯均为等跑楼梯，共26级踏步，踏步宽0.3米，其踏步的水平投影长度为120.3=3.6m。楼梯的踢面和踏面均做水磨石层，底面为水泥砂浆粉刷。混凝土强度等级C25。板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋。底层楼梯设计（其它楼梯相同）1梯段板TB1设计板倾斜角tan=150/300=0.5，cos=0.894。板斜长为3.9/0.894=4.36m，板厚约为板斜长的1/30，取h=120mm。取1m宽板带计算。1）荷载计算梯段板的荷载计算列于下表。恒荷载分项系数G=1.2，活荷载分项系数为Q=1.4。总荷载设计值p=1.26.59+3.51.3=12.81kN/m。梯段板荷载计算表荷载种类荷载标准值 (kN/m)恒荷载水磨石面层(0.3+0.15)0.65/0.3=0.98三角形踏步0.50.30.1525/0.3=1.88混凝土斜板0.1225/0.894=3.355板底抹灰0.0217/0.894=0.38小计6.59活荷载3.52）截面设计板水平计算跨度ln=3600mm，弯矩设计值。板的有效高度h0=120-20=100mm。 b则，Asmin = 0.2% bho=0.002 100 1000=200 选配1090，实际As=872mm2分布筋为8300。2平台板PTB1设计设平台板厚100mm，取1m宽带板计算。1）荷载计算平台板的荷载计算见下表。荷载设计值p=1.23.49+1.43.5=9.01kN/m平台板荷载计算表荷载种类荷载标准值 (kN/m)恒荷载水磨石面层0.65混凝土板0.125=2.5板底抹灰0.0217=0.34小计3.49活荷载3.52）截面设计平台板的计算跨度l0=2.4-0.2=2.2m弯矩设计值板的有效高度h0=100-20=80mm b则，Asmin = 0.2% bho=0.002 80 1000=160 选配8180，实际As=279mm23平台梁TL1设计设平台梁截面尺寸为200mm350mm1）荷载计算平台梁的荷载计算见下表。总荷载设计值1.217.47+1.410.5=35.66kN/m平台梁荷载计算表荷载类型荷载标准值(kN/m)恒荷载梁自重0.2（0.35-0.1）25=1.25梁侧粉刷0.02(0. 35-0.1) 217=0.17平台板传来3.492.4/2=4.19梯段板传来6.593.6/2=11.86小计17.47活荷载2.5(3.6/2+2.4/2)=10.52）截面设计计算跨度l0=1.05ln=1.05(3.9-0.24)=3.84m弯矩设计值剪力设计值截面按倒L形计算，bf=b+5hf=200+5100=700mm，梁的有效高度h0=h0-as=350-35=315mm属第一类T形截面。 b则，Asmin = 0.2% bho=0.002 200 315=126 选配318，实际As=763mm2配置6200箍筋，则斜截面受剪承载力为 满足要求。配置6200箍筋，则斜截面受剪承载力为 满足要求。配筋图如下所示二，外檐沟设计一，荷载计算檐沟荷载计算表荷载种类荷载标准值 (kN/m)恒荷载自重250.1=2.520厚1：3水泥砂浆找平并找坡200.02=0.4板底粉刷0.0.116=0.16三毡四油防水0.351小计3.41活荷载0.5恒载分项系数为1.2，活载分项系数为1.4二，截面设计取1M板宽计算考虑活荷载时计算简图如下M=11. （0.5-0.05）+1.23.410.50.5+1.40.50.50.5=1.91KN.M考虑检修集中荷载时计算简图如下M=1.23.410.50.5+1.21（0.5-0.05）+1.41（0.-0.05）=2.19KN.M取弯矩设计值 M=2.19KN.M板的有效高度ho=80mm则，选配6200，实际As=141mm2配筋图如下三，厕所现浇板设计XBXBXB计算跨度：lo1=3900mm lo2=7200mm 故按双向板计算 1）荷载计算a）恒荷载标准值： 马赛克地面： 0.55KN/m220mm厚水泥砂浆： 0.0220=0.4 KN/m2100mm厚板自重: 0.10252.5KN/m2 15mm厚板底粉刷： 0.01516=0.24 KN/m2 合计：gk3.69KN/m2 设计值为：g=1.23.65=4.428KN/mb)活荷载标准值： qk2.5KN/m2 其设计值： q=1.42.5=3.5 KN/m2g+q/2=4.428+3.5/2=6.18 KN/m2 q/2=3.5/2=1.75 KN/m2g+q=4.428+3.5=7.93KN/m22）：弯矩计算： 跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q作用下弯矩值。按弹性理论计算弯矩 可查表得：m1= =6.27 KN.mm2= =2.24 KN.m KN.m KN.m3）截面设计：截面有效高度: ho1=80mm ,ho2=70mmlo1方向： ho=80mm 跨中：= = 选用：10200 =393支座：= = 选用：8/10100 =644lo2方向 ho=70mm 跨中：= = 选用：8300 =168支座：= = 选用：8/10125 =515厕所现浇板配筋图如下 厕所现浇板配筋图四， 框架结构选型及计算简图（一）初定梁柱截面尺寸 主梁 取 h=600mm , b=300mm 柱: (底层柱高) h=(11.5)b取 h=500mm,b=350mm 连系梁: 取 h=500mm ， b=250mm（二）计算简图(取轴线9处)初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为3.9+0.45+0.5=4.85m框架结构计算简图（三）梁柱线刚度(其中E=3.0104N/mm2)AB、CD跨梁 i=2E0.30.63/6.94=1.55610-3EBC跨梁 i=2E0.30.63/2.36=4.57610-3E上部各层柱i= E0.530.35 /3.9=0.93510-3 E底层柱 i= E0.530.35/4.85=0.62310-3 E将梁柱线刚度相对值标于计算简图中五， 恒荷载内力计算为方便后面的内力组合，全部计算标准值（一）恒荷载计算1屋面框架梁线荷载标准值20厚1：2水泥混凝土找平0.0220=0.40kN/m2100140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩(0.10+0.14)27=0.84kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.50kN/m215mm厚石灰砂浆抹底 0.01516=0.24kN/m2 屋面恒荷载 4.34 kN/m2边框架梁自重 0.30.625=4.5kN/m边框架梁粉刷 2(0.6-0.1)0.0217=0.34kN/m中框架梁自重 0.30.625=4.5kN/m2边框架梁粉刷 2(0.6-0.1)0.0217=0.34kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：g4AB1= g4BC1= g4CD1=4.84kN/m g4AB2= g4CD2=4.344.5=19.53kN/mg4BC2=4.342.1=9.11kN/m2楼面框架梁线荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平 0.0220=0.40kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m215mm厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24kN/m2水磨石面层 0.65 kN/m2 楼面恒荷载 3.79 kN/m2边框架梁自重及粉刷 4.84kN/m边跨填充墙自重 (3.9-0.6)0.2419=15.05kN/m填充墙粉刷 (3.9-0.6)0.02217=2.24kN/m中框架梁自重及粉刷 4.84kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1= gCD1=17.29+4.84=22.13kN/m gBC1=4.84kN/m gAB2= gCD2=3.794.5=17.06kN/m gBC2=3.792.1=7.96kN/m3屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 0.250.54.525=14.06kN边柱连系梁粉刷 2(0.5-0.1)0.024.517=1.22kN边柱连续梁传来的屋面恒荷载 0.54.50.54.54.34=21.97KN 顶层边节点集中荷载为：G4A= G4D=37.25kN中柱连系梁自重0.250.54.525=14.06 kN中柱连系梁粉刷0.02(0.5-0.1)24.517=1.22 kN中柱连系梁传来的屋面恒荷载 0.54.50.54.54.34=21.97 kN0.5（4.5+4.5-2.1）2.10.54.34=15.72 kN 则顶层中节点集中荷载为：G4B= G4B=52.97kN4楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 14.06kN边柱连系梁粉刷1.22 kN边柱连系梁传来的楼面恒荷载 0.54.50.54.53.79=19.19kN钢塑窗自重 0.353.62.4=3.02kN窗下墙体自重 0.241.04.1519=18.92kN窗下墙体粉刷20.02（0.9-0.1）4.517=2.82kN窗边墙体自重(0.9-0.35) 0.24(3.9-1.5) 19=6.02 kN窗边墙体粉刷(0.9-0.35)(3.9-1.5)0.02217=0.89kN框架柱自重0.350.53.925=17.06 kN框架柱粉刷1.350.023.917=1.79 kN 中间层边柱节点集中荷载为：GA= GD=84.99 kN中柱连系梁自重 14.06kN中柱连系梁粉刷1.22 kN钢塑窗自重 0.351.81.2=0.756kN窗下墙体自重 0.24(1.5+0.7)4.1519=41.63kN窗下墙体粉刷20.022.24.1517=6.21kN窗边墙体自重(2.7-0.35) 0.241.2 19=12.86 kN窗边墙体粉刷(2.7-0.35)1.20.02217=1.92kN框架柱自重0.350.53.925=17.06 kN框架柱粉刷1.350.023.917=1.79 kN边柱连系梁传来的楼面恒荷载 0.54.50.54.53.79=19.19 kN0.5(4.5+4.5-2.1) 2.10.53.79=13.73 kN 中间层中柱节点集中荷载为：GB= GC=130.42kN（二）恒荷载作用下内力计算1 计算简图计算简图2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4弯矩二次分配法计算内力（取半结构计算）分配系数计算如下内力计算过程如下（单位：kNm）5跨中弯矩计算6剪力计算梁上剪力边柱剪力中柱剪力7，轴力计算因柱自重较小，各层柱的轴力认为是均匀的，取最大值。框架结构的弯矩图如下恒载弯矩图框架结构的剪力图如下恒载剪力图框架结构的轴力图如下恒载轴力图 六， 活荷载内力计算（屋面布活荷载）（一）活荷载计算该建筑为不上人屋面，活荷载取0.5 kN/m2，教室取2.0 kN/m2， 走廊取2.5 kN/m2 1屋面框架梁线荷载标准值q4AB= q4CD=4.50.5=2.25kN/mq4BC=0.52.1=1.05kN/m2屋面框架节点集中荷载标准值q4A= q4D=0.54.50.54.50.5=2.53 kNq4B= q4C=0.54.50.54.5+0.5(4.5+4.5-2.1) 2.10.50.5=4.34 kN3楼面框架梁线荷载标准值qAB= qCD=2.04.5=9.00kN/mqBC=2.52.1=5.25kN/m4楼面框架节点集中荷载标准值qA= qD=0.54.50.54.52.0=10.13 kNqB= qC=0.54.50.54.52.0+0.5(4.5+4.5-2.1) 2.10.52.5=19.19 kN（二）活荷载作用下内力计算1计算简图2荷载等效顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 荷载等效后的计算简图如下：3固端弯矩计算顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 4弯矩二次分配法计算弯矩内力计算过程如下（单位：kNm）弯矩图如下所示 6跨中弯矩计算7剪力计算梁上剪力边柱剪力中柱剪力8轴力计算框架结构的剪力图如下（单位：kN）V（单位：kN）框架结构的轴力图如下（单位：kN）七 风荷载内力计算基本风压w0=0.55kN/m2，地面粗糙度为B类。本章计算以左风为例。（一） 风荷载计算wk=zszw0，建筑物高度0.1,此种情况不起控制作用。综上，取bf=2313mm，弯矩设计值取77.05 因为，故属第一类截面。，而Asmin=0.2%bho=0.2%300565=339mm2故配筋218，As=509mm2支座（1截面）将下部截面的218钢筋深入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（As=509mm2）,再计算相应的受拉钢筋As。弯矩设计值取-56.41 ，说明As富余，且达不到屈服，可以近似取而Asmin=339mm2故配筋218，As=509mm2支座（3截面）0说明下受压钢筋可以达到屈服，但差值较小，仍按不能达到屈服计算而Asmin=339mm2故配筋316 As=603 mm2对于4，5截面弯矩设计值分别为-69.03和-24.15，显然下部受压钢筋均不能达到抗强度设计值，为了施工方便，上部受拉钢筋选配218，As=509mm22.斜截面受剪承载力计算第四层梁各控制截面最不利内力见表1.1AB跨梁故截面尺寸满足要求。梁端箍筋加密区取2肢8100，箍筋用HPB235级钢筋（fyv =210N/mm2），则:箍筋加密区长度取1.2m，非加密区取2肢8150设置满足要求。BC跨梁故截面尺寸满足要求。梁端箍筋加密区取2肢8100，箍筋用HPB235级钢筋，则:由于非加密区长度较小，故全跨可按加密区配置。 二，第三层梁截面设计1正截面受弯承载力计算1）已知条件混凝土强度等级选用C