各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計圖紙混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計 某酒店設(shè)計計算書學(xué) 院 建筑工程學(xué)院 班 級 12土木本一 組 長：李戶曉 學(xué)號121612013 組 員：盛超 學(xué)號121612017 趙國政 學(xué)號121612016 鐘勵琢 學(xué)號121612009 陳建國 學(xué)號121612006馮珍 學(xué)號121612014 指導(dǎo)老師 劉良林 時 間 2014-12-222015-1-3 一、 梁柱截面尺寸及計算簡圖 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取120mm。梁截面高度按梁跨的1/181/10估算，由此估算的梁截面尺寸見表如下，表中還給出了各成梁，柱和板的混凝土強度等級。其強度設(shè)計值為：C30（fc=14.3KN/ ,ft=1.43KN/）;C25(fc=11.9KN/，ft=1.27KN/)。梁截面尺寸（mm）及各層混凝土強度等級層次混凝土強度等級橫梁（b h）縱梁(b h）AB跨，CD跨BC跨1,236C30C25300400300400300500300500300400300400柱截面尺寸可根據(jù)式（45）估算。由題可知,各層的重力荷載可近似取14kN/,可知邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為3.31.5m和3.34.2m。第一層柱截面面積為邊柱： Ac1.2N/fc=1.2(1.253.31.51410006)/14.3=43615mm 中柱： Ac1.2N/fc=1.2(1.253.34.21410006)/14.3=122123mm如取柱截面為正方形，則邊柱和中柱截面尺寸分別為209mm和350mm根據(jù)上述估算結(jié)果并綜合考慮其他因數(shù)，本設(shè)計柱截面尺寸取值為：一層450450,26層400mm400mm?；A(chǔ)選用條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.0m（自室外地坪算起）.取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，各層柱軸線重合；梁軸線取在地板處，26層柱計算高度即為層高，取3.0m,底層柱計算高度從基礎(chǔ)梁頂面取至一層板底，即h1=3.6+1.0=4.6橫向框架計算二、重力荷載和水平荷載計算1、重力荷載計算(1)屋面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值(不上人)：5.5KN/標(biāo)準(zhǔn)樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：4.5 KN/（2）屋面及樓面的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5 KN/樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（房間）：2.0 KN/樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（走廊）：2.5 KN/屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： s=s =0.41=0.4 KN/式中屋面積雪分布系數(shù)，取=1.0（3）梁、柱、墻、門、窗等重力荷載計算 梁、柱可根據(jù)截面尺寸、材料密度等計算出單位長度的重力荷載，因計算樓、屋面的永久荷載是，已考慮板的自重，故在計算梁的自重時，應(yīng)從梁截面高度中減去板的厚度。 內(nèi)墻為250厚水泥空心磚（9.6 KN/）,兩側(cè)均為20厚抹灰，則墻面單位面積重力荷載為 9.60.25+170.022=3.08 KN/ 外墻亦為250水泥空心磚，外墻面貼瓷磚（0.5 KN/），內(nèi)墻面為20抹灰（0.34 KN/），則外墻墻面單位面積重力荷載為 9.60.25+0.5+0.34=3.24 KN/外墻窗尺寸為1.5m1.8m ，單位面積自重為0.4 KN/2、風(fēng)荷載計算基本風(fēng)壓=0.7KN,風(fēng)載體型系數(shù)=0.8(迎風(fēng)面)和=-0.5（背風(fēng)面）由題意可知=1.0。取一榀橫向框架計算，則沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為: 第一層q(z)=3.60.8。第2-6層q（z）=3.00.8。計算結(jié)果見表1 沿框架結(jié)構(gòu)高度的分布見圖1,。內(nèi)力及側(cè)移計算時，可按靜力等效原理分布風(fēng)荷載轉(zhuǎn)換為節(jié)點集中荷載，如圖2所示，例如，第5層的集中荷載(每層層高范圍視為沿高度的均布荷載與三角形荷載之和)計算如下：=(2.114+1.321+2.269+1.418)3+3=11.057KN 表一圖一圖二2.豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析1. 計算單元及計算簡圖仍取中間框架進(jìn)行計算。，由于樓面荷載均勻分布，所以可取兩軸線中線之間的長度為計算單元寬度。 因梁板為整體現(xiàn)澆，且各區(qū)格為雙向板，故直接傳給橫梁的樓面荷載為梯形分布荷載（邊梁）或三角形分布荷載（走道梁），計算單元范圍內(nèi)的其余荷載通過縱梁以集中荷載的形式傳給的框架柱。另外，縱梁軸線與柱軸線不重合，以及懸臂構(gòu)件在柱軸線上產(chǎn)生力矩等。所以作用在框架上的荷載還有集中力矩?？蚣軝M梁自重以及直接作用在橫梁上的填充墻體自重則按均布荷載考慮。豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖圖三2. 荷載計算下面以2-5層的恒荷載計算，說明荷載計算方法。以及包括梁自重和填充墻自重， =9.95KN/m =2.85 KN/m 圖四：恒載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖圖五：活載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖為板自重傳給橫梁的梯形和三角形分布荷載峰值，由圖的計算單元可得 = 14.85 KN/mq= 24.3 KN/m 分別為通過縱梁傳給柱的板自重，縱梁自重，縱墻自重，外挑陽臺自重所產(chǎn)生的集中荷載和集中力矩。外縱梁外側(cè)與柱外側(cè)齊平，內(nèi)縱梁一側(cè)與柱的走道側(cè)齊平。外挑陽臺（包括欄桿）自重為 7.1KN，其合力點距柱軸線的距離為0.917m,則 = 42.94 KN/m =8.3 KN/m同理，亦可計算出，見表各層梁上的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值表二3. 梁，柱線剛度計算框架梁線剛度=E，因取中框架計算，故/l，其中為按b*h的矩形面梁計算所得的梁截面慣性矩，計算結(jié)果見表三 。柱線剛度=，計算結(jié)果見表四。 梁線剛度（Nmm）層次 (N/)bh(mm)l（mm）邊梁3-61,23.03004003004001.61.6300030002.9872.13走道梁3-61,23.03005003005003.1253.125540054003.2413.472表三 柱線剛度（Nmm） 層次層高（mm） bh(mm) (N/)I(mm)i=3-630004004002.131.988230004004003.02.132.13146004504503.03.4172.228表四4. 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算因結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故取對稱軸一側(cè)的框架為計算對象，且中間跨梁取為豎向滑動支座。另外，除底層和頂層的荷載數(shù)值略有不同外，其余各層荷載的分布和數(shù)值相同。為簡化計算，沿豎向取5層框架計算，其中1,2層代表原結(jié)構(gòu)的底部兩層，第3層代表原結(jié)構(gòu)的37層，4,5層代表原結(jié)構(gòu)的頂部兩層，如圖六：恒載作用下框架結(jié)構(gòu)的彎矩二次分配圖六 首先計算桿端彎矩分配系數(shù)。由于計算圖中的中間跨梁跨長為原梁跨長的一半，故其線剛度應(yīng)取表 所列值的2倍。下面以第一層兩個節(jié)點的桿端彎矩分配系數(shù)計算為例，說明計算方法，其中分別表示邊節(jié)點和中節(jié)點各桿端的轉(zhuǎn)動剛度之和。 4(2.228+2.132.13+)10=25.95210Nmm/rads=4(2.228+2.132.13+)10+23.472 =32.896 Nmm/rad 其余各節(jié)點的桿端彎矩分配系數(shù)過程從略，計算結(jié)果見圖 。其次計算桿件固端彎矩。以在恒載作用下第一層的邊跨梁和中間跨梁為例說明計算方法。邊跨的固端彎矩為： =-14.42 KNm 中間跨梁的固端彎矩為： =-56.56 KNm 恒載作用下框架各節(jié)點的彎矩分配以及桿端分配彎矩的傳遞過程在圖 中進(jìn)行，最后所得的桿端彎矩應(yīng)為固端彎矩，分配彎矩和傳遞彎矩的代數(shù)和，不得計入節(jié)點力矩（因為節(jié)點力矩是外部作用，不是截面內(nèi)力）。梁跨間最大彎矩根據(jù)梁兩端的桿端彎矩及作用于梁上的荷載，用平衡條件求得。圖 是恒載作用下的框架彎矩圖?；詈奢d作用下框架結(jié)構(gòu)的彎矩分配與傳遞過程從略，其彎矩圖見圖。 根據(jù)作用與梁上的荷載及梁端彎矩，用平衡條件可求得梁端剪力及梁跨中截面彎矩。將柱兩側(cè)的梁端剪力，節(jié)點集中力及柱軸力疊加，即得柱軸力。例如，在恒載作用下，第6層B柱上端的軸力為 =91.94 KN該層柱下端的軸力應(yīng)計入柱的自重，即 =103.94 KN 梁端剪力及柱軸力的計算結(jié)果見表五。 表五風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)分析1. 框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度計算梁、柱線剛度分別見表。例如第二層邊柱和中柱的側(cè)向剛度計算如下：=1.502,=0.429,D=12184 N/mm=3.132, =0.610, =17324N/mm該層一榀橫向框架的總側(cè)向剛度為D2=59016 N/mm其余各層側(cè)向剛度計算過程從略，計算結(jié)果見表六。 各層柱側(cè)向剛度D 值（N/mm）層次邊柱中柱4-63211.5031.5561.5021.4360.4290.4380.4290.41811371116101218452813.1333.2443.1322.9950.6100.6170.6100.600161691635517324758155080559305901625724 表六2. 側(cè)移二階效應(yīng)的考慮首先須驗算是否需考慮側(cè)移二階效應(yīng)的影響，式中的j可根據(jù)表中各層柱下端截面的軸力計算，且應(yīng)轉(zhuǎn)換為設(shè)計值，計算結(jié)果見表七如下。表七3. 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算由于結(jié)構(gòu)對稱，故只需計算一根邊柱和一根中柱的內(nèi)力，計算過程見表八。表中的反彎點高度比y是按公式確定的，其中標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比yn查均布荷載作用下的相應(yīng)值；第3層柱考慮了修正值y1，第2層柱考慮了修正值y3，底層柱考慮了修正值y2，其余柱均無修正。表八：風(fēng)荷載作用下各層框架柱端彎矩計算層次層高(m)(KN)(N/mm)邊柱中柱yy63.05.77555080113711.1921.5030.3751.3412.235161691.6953.1330.452.2882.79753.016.83255080113713.4751.5030.4254.4315.994161694.9413.1330.4576.7748.04943.027.13355050113715.6011.5030.457.5619.242161697.9653.1330.511.94811.94833.036.75755930116107.6304.5560.47810.94111.9491635510.7483.2440.516.12216.12223.046.45659016121849.5911.5020.5014.38714.3871732413.6373.1320.520.45620.45614.660.99525724528112.5221.4360.60634.90622.695758117.9762.9950.5545.47937.21然后由平衡條件求出梁端剪力及柱端軸力，計算過程見下表九，在圖所示的風(fēng)荷載作用下，框架左側(cè)的邊柱軸力和中柱軸力均為拉力，右側(cè)的兩根柱軸力應(yīng)為壓力，總拉力和總壓力數(shù)值相等，符號相反。表九：風(fēng)荷載作用下梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次邊梁走道梁柱軸力 LL邊柱中柱62.2351.34131.1921.4561.4565.40.541.1920.65257.3354.95834.0985.3795.3795.41.995.292.76413.6738.97937.5519.7439.7435.43.6112.8416.701319.5113.462310.99114.60814.6085.45.4123.83212.282225.32817.543314.2919.03519.0355.47.0538.12219.52137.08227.657321.5830.00930.0095.411.1159.70229.992框架彎矩圖如下圖七圖八風(fēng)荷載作用下框架彎矩圖圖七：框架柱彎矩圖；圖八：架梁彎矩圖。內(nèi)力組合僅以第一層的梁、柱內(nèi)力組合和界面設(shè)計為例，其他層略。1梁控制截面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值下表是第一層梁在恒載、活載和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下，柱軸線處及柱邊緣處（控制截面）的梁端彎矩值和剪力值，其中柱軸線處的彎矩值和剪力值取自上表和上圖；柱邊緣處的梁端彎矩值和剪力值按下述方法計算。在豎向荷載作用下：Mb=M-Vb/2,Vb=V-qb/2恒載作用下支座邊緣處的Mb和Vb分別為Mb=3.34 KN/mVb=16.49 KN在風(fēng)荷載作用下：Mb= M-Vb/2 ,Vb=V風(fēng)荷載作用下支座邊緣處的彎矩值和剪力值分別為Mb=32.22 KN/mVb=21.58 KN表十：第一層梁端控制界面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值 截面 恒載內(nèi)力 活載內(nèi)力 風(fēng)載內(nèi)力柱軸線處柱邊緣處柱軸線處柱邊緣處柱軸線處柱邊緣處MVMVMVMVMVMVA7.5518.733.3416.490.53.99-0.103.9937.0821.5832.2221.58 BL29.5416.0025.9413.767.555.016.805.0127.6621.5822.8021.58 Br49.0453.2637.0651.0214.5310.1313.0110.1330.0111.1127.5111.112，梁控制截面內(nèi)力組合值 第一層梁控制截面內(nèi)力組合值見表十一如下。組合時，豎向荷載作用下的梁支座截面負(fù)彎矩乘了系數(shù)0.8，以考慮塑性內(nèi)力重分布，跨中截面彎矩相應(yīng)增大（由平衡條件確定）；當(dāng)風(fēng)荷載作用下支座截面為正彎矩且與永久荷載效應(yīng)組合時，永久荷載分項系數(shù)取1.0.表十一第一層梁控制截面組合的內(nèi)力設(shè)計值 截面1.2SGK1.0*1.4*SWK+0.7*1.4SQK或1.0SGK1.0*1.4*SWK+0.7*1.4SQK1.2SGK+1.0*1.4*SQK0.6*1.4SWK或1.0SGK+1.0*1.4*SQK0.6*1.4SWK1.35SGK+0.7*1.4*SQK M V V M V M V M V 支座 A43.94-11.17-48.2448.6624.502.07-37.8943.184.4148.27 Bl-62.1571.135.8412.00-51.6761.81-9.2220.7041.6819.03 Br-1.3357.35-84.2990.8721.1165.73-73.26103.8662.7860.82 跨中 AB47.7010.2724.53-37.8941.68 Bl-84.29-84.2921.1121.1162.78下面以第一層AB跨梁為例，說明各內(nèi)力組合值的確定方法。在左風(fēng)荷載（）作用下，由表的有關(guān)數(shù)據(jù)，并對豎向荷載作用下的梁端負(fù)彈性彎矩乘以系數(shù)0.8，可得A端及Bl端的彎矩組合值：MA=43.94 KNmM=-62.15 KNm梁兩端截面的剪力及胯間彎矩可根據(jù)梁平衡條件求得。其中作用于梁上的恒荷載和活荷載設(shè)計值分別為q0=11.94 KN/mq1=23.7 KN/m由于梁端彎矩系支座邊緣處的彎矩值，故計算時應(yīng)取凈跨: Ln=3.0-0.45=2.55m可得梁兩端的剪力值： VA=-11.17KN V=57.35KN同樣，可求得有右風(fēng)荷載（）作用時，梁端截面彎矩、剪力及跨中截面彎矩。在考慮風(fēng)荷載效應(yīng)的組合項中，BC跨梁跨跨中無最大正彎矩，此時取相應(yīng)的支座正彎矩作為跨中下部縱向受力鋼筋配筋計算的依據(jù)；在“1.35GK+0.71.4SQK”組合項中，BC跨梁跨中為負(fù)彎矩。3. 柱控制截面內(nèi)力組合值柱控制截面為其上，下端截面，其內(nèi)力組合值見表 。表中的柱端彎矩，以繞柱端截面反時針方向旋轉(zhuǎn)為正；柱端剪力以繞柱端截面順時針方向旋轉(zhuǎn)為正。圖 是第一層左側(cè)A，B兩柱在恒載，活荷載，左風(fēng)及右風(fēng)作用下的彎矩圖以及相應(yīng)的軸力和剪力的實際方向，組合時應(yīng)根據(jù)此圖確定內(nèi)力值的正負(fù)號。 下面以第一層A柱上端截面在1.21.01.4SWK+0.71.4SQK或1.0SGK+1.01.4SWK+0.71.4SQK組合項時的內(nèi)力組合為例，說明組合方法。 在左風(fēng)荷載（）作用下 M=1.0（-0.85）+1.01.422.695+0.71.4(-0.14)=30.79KNm N=1.0337.54+1.01.4(-59.702)+0.71.457.18=309.99KN V=1.0(-0.278)+1.01.412.522+0.71.4(-0.045)=17.21KN 在右風(fēng)荷載（）作用下 M=1.2(-0.85)+1.01.4(-22.695)+0.71.4(-0.14)=32.93KNm N=1.0337.54+1.01.459.702+0.71.457.18=477.16KN V=1.2(-0.278)+1.01.4(-12.522)+0.71.4(-0.045)=17.91KN梁，柱截面設(shè)計1. 梁截面設(shè)計材料強度：C30(fc=14.3N/mm2,fc=1.43N/mm2);HRB400級鋼筋（fy=360N/mm2）;HPB300級鋼筋（fy=270N/mm2）。從表 中，找出第一層梁的跨中及支座截面的最不利內(nèi)力，即AB跨 跨中截面:M=47.70KNm 支座截面：MA=48.24KNm; MBL=-62.15KNm VA=48.66KN; VBL=71.13KNBC跨 跨中截面：M=-84.29; M=62.78 支座截面：M=-84.29; V=103.86表十二：第一層柱控制截面內(nèi)力組合值表（1） 梁正截面受彎承載力計算AB跨梁：先計算跨中截面。因梁板現(xiàn)澆，故跨中按T形截面計算。hf=120mm，h0=360mm，hf/h0=120/360>0.1,bf不受次限制；b+sn=3600mm，l0/3=3000/3=1000mm,故取bf=1000mm.1fcbfhf(h0-hf/2)=1.014.31000120(360-120/2) =514.8106Nmm>47.70KNm 故屬第一類T型截面s=0.0257 =1-=1-=0.026 AS=/360=371.8mm2因0.45ft/fy=0.451.43/360=0.00180.002 將跨中截面的 216 全部伸入支座，作為支座負(fù)彎矩作用下的受壓鋼筋（=402mm2），據(jù)此計算支座上部縱向受拉鋼筋的數(shù)量。 支座A M=-48.24KNm,=402mm2 =0.035=1-=0.0035<b=0.518且<=0.22AS=419mm2 實配鋼筋314（=462mm2）支座Bl M=-62.15KNm =402mm2 =540mm2實配鋼筋316（AS=603mm2）BC跨梁 計算方法與上述相同，計算結(jié)果為 跨中截面 316（AS=603mm2） 支座截面 214（AS=308mm2）且BC跨梁支座截面上部鋼筋不截斷，全部拉通布置，以抵抗跨中截面的負(fù)彎矩。 （2）梁斜截面受剪承載力計算 AB跨梁兩端支座截面剪力值相差較小，所以兩端支座截面均按V= 71.13KN 確定箍筋數(shù)量。因hw/b=360/300=1.2<4 故 0.25=0.251.014.3300360=381.1KN>V截面尺寸滿足要求。 0.7=0.71.43300360=108.108KN>V所以次梁可按構(gòu)造要求配置箍筋，取8200。 經(jīng)計算，BC跨梁也是按構(gòu)造要求配置箍筋，取8200。2. 柱截面設(shè)計下面以第一層B軸柱為例說明計算方法。縱筋選用HRB級鋼筋（fy=f,y=360N/mm2），箍筋選用HPB300級鋼筋（fy=270N/mm2），第1層混凝土強度等級C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）.取h0=405mm取B柱的6組內(nèi)力中選取下列兩組內(nèi)力進(jìn)行截面配筋計算：第一組:M2=72.492KNm N=917.43KN M1=71.264KNm(1) 第一組內(nèi)力的柱截面配筋計算1) 判斷構(gòu)件是否需要考慮附加彎矩取s=S=45mm h0=h-S= 450-45=405mm桿端彎矩比 =-=-0.98<0.9軸壓比 =0.317<0.9截面回轉(zhuǎn)半徑 i=129.9mm長細(xì)比 =35.41<34-12()=34-12(-)=45.8故不需要考慮桿件自身撓曲變形的影響。2） 計算彎矩設(shè)計值 M=CmnsM2=1.072.492=72.492KNm3) 判斷偏壓類型 e0=79.016mm =15mm<20mm,取ea=20mm ei=e0+ea=79.016+20=99.016mm<0.3h0=0.3405=121.5mm故初步判斷為大偏心受壓構(gòu)件4) 計算AS e=ei+-s=99.016+-45=279mm =-45-99.016=81mm初步確定 ASAS.min=minbh=0.002450450=405mm2=14.3450450=2895.75103N>917KN AS=405mm2 選314（AS=462mm2）A=-0.09B=0.14+0.32=0.46=(-0.09)+=0.59=268N/mm2As=1389mm2Amm(=0.002450450=405mm2) 選320+218（=1451mm2）=0.0095>0.0055 滿足要求 =10.22 =0.90.98=3161KN>N=917KN（3） 斜截面受剪承載力驗算 由表可見，B軸柱的最大剪力V= 31.3KN，相應(yīng)的軸力取N= 917KN =5.1>3(取=3) =114KN>V=31.3KN所以可按構(gòu)造要求配置箍筋，選。柱截面配筋圖如圖圖九：柱截面配筋圖34