土木工程毕业设计计算书 最终版

毕 业 设 计 中 文 摘 要

钢筋混凝土结构具有良好的受力性能，能充分发挥混凝土及钢筋的力学性能，比钢结构耐火时间长。钢筋混凝土框架结构的优点：空间布置灵活、有一定的水平抗侧力，结构抗震性能优良，该结构体系可用于学校、医院、宾馆、住宅等民用及一些工业厂房。如在地震多发地，使用混凝土框架结构体系必须进行抗震设计，目前唐山地区房屋建筑地震烈度是8度。本次设计是中学教学楼，对于中学教学楼设计，采用钢筋混凝土框架结构再合适不过了，既可以满足教室空间方面的布置，又可以满足结构方面的严格安全要求。 关键词：钢筋混凝土结构、抗震设计

毕 业 设 计 外 文 摘 要

Title Design of middle school teaching building in Tangshan City second Abstract reinforced concrete with good mechanical properties and more longer fire-resistant time than steel structure can give full play to concrets and reinforcing steels mecahnical properties.there are many advantages of reinforced concrete frame structure,such as flexible arrangement of space,a certain level of lateral force resisting system and wonderful earthquake resistance of structure.This kind of structure can be used in schools, hospitals,hotels,residential and some industrial plants. In earthquake prone zone,when we use concrete frame structure,we should carry out seismic design.The current housing construction in Shanghai is the second level of earthquake, seismic intensity of 7 degrees. This design is for middle shcool building.For middle school teaching building design, the use of reinforced concrete frame structure can be appropriate, can meet the classroom space layout, but also can meet the structural aspects of the strict safety requirements. Key words: reinforced concrete structure 本 科 毕 业 设 计

目 录

1 引言 .................................................................... 1 2 建筑设计概述 ............................................................ 1

2.1 设计依据 ......................................................... 1 2.2 设计规模 ......................................................... 1 2.3 各部分工程构造 ................................................... 1 3 结构方案设计 ............................................................ 2

3.1 设计资料 .......................................................... 2 4 荷载计算 ............................................................... 3

4.1初估梁柱截面 ....................................................... 3 4.2梁柱线刚度 ......................................................... 4 4.3 荷载计算 .......................................................... 5 5 框架在竖向荷载作用下的内力分析 .......................................... 8

5.1计算方法和荷载传递路线 ............................................. 8 5.2竖向荷载计算 ....................................................... 9 5.3梁固端弯矩 ........................................................ 10 5.4框架弯矩图 ........................................................ 11 5.5梁端剪力 .......................................................... 15 5.6柱轴力和剪力 ...................................................... 18 6 水平荷载作用下的框架内力分析 ........................................... 24

6.1 框架柱侧移刚度计算 ............................................... 24 6.2水平地震作用分析 .................................................. 25 6.3验算框架层间弹性位移角 ............................................ 26 6.4水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算 ................................ 27 6.5地震作用下框架梁端剪力和柱轴力标准植 .............................. 29 7 内力组合和最不利内力确定 ............................................... 32

7.1框架梁内力组合 .................................................... 32

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7.2框架柱内力组合 .................................................... 32 8框架结构配筋计算 ....................................................... 33

8.1框架梁截面设计 .................................................... 33 8.2 中框梁 ........................................................... 36 8.3框架柱配筋计算 .................................................... 39 9 板配筋计算 ............................................................ 40 10 板式楼梯计算 .......................................................... 54 11 基础配筋计算 .......................................................... 61 结 论 .................................................................... 69 致 谢 .................................................................... 70 参考文献 ................................................................. 71

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1 引言

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根据河北科技大学建筑工程学院设计的要求进行此毕业设计。题目是“唐山市第二中学教学楼设计”。内容由建筑设计和结构设计两部份组成。

由于教学楼属于公共建筑，所以设计中需要严格按照相应规范进行设计。 钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍。由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点，对于唐山市教学楼来说不乏是一个好的选择。

2 建筑设计概述

2.1 设计依据

(1) 依据土木工程专业11届毕业设计任务书 (2) 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) (3) 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) (4) 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)

(5) 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)及有关授课教材、建筑设计资料集、建

筑结构构造上资料集等相关资料。

(6) 遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构

造上资料集等相关资料。

2.2 设计规模

(1) 本次设计的题目为“ 唐山市第二中学教学楼设计 ” (2) 建筑面积：5503.68 m²，结构共六层，层高均为3.9m, (3) 室内外高差0.450m，室外地面标高为-0.450m。

2.3 各部分工程构造

(1) 屋面：

防水层：SBS改性沥青防水卷材 找平层：1：3 水泥沙浆25mm厚 保温层：1：10水泥珍珠岩砂浆120㎜厚

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找坡层：1：8水泥陶粒100mm 结构层：150mm厚钢筋混凝土板 板底抹灰：20mm厚板下混合砂浆抹灰 (2) 楼面: 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 素水泥浆结合层一道 1：3水泥砂浆找平18mm

150mm厚钢筋混凝土板 20mm厚板下抹灰

(3) 厕所: 20mm厚水泥砂浆地面

50mm厚防水砂浆 200mm厚蒸压粉煤灰砖 20mm厚水泥砂浆抹灰

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(4) 墙体：外墙300mm厚蒸压粉煤灰砖，内墙为200mm厚蒸压粉煤灰砖，楼梯间墙为200㎜厚蒸压粉煤灰砖，厕所均为200㎜厚蒸压粉煤灰砖。

(5) 门窗：门厅处为铝合金门，其他均为木门。双推拉塑钢窗，单层玻璃全封闭窗。 (6) 基础：独立基础。

3 结构方案设计

3.1 设计资料

（1）、使用要求

1）建筑面积5000～6000平方米，层数：地上5-6层。

2）各层房间用途及面积要求：每层除普通教室外，要求设教师休息室、储藏间，饮水间，男女卫生间。

3）各层层高：要满足教室采光、通风要求，并综合考虑建筑结构的合理性。 4）垂直交通：根据安全疏散和防火要求设置楼梯，其数量和位置由设计人定。 5）立面造型及内外装修：南立面为主入口立面，作重点处理，其它作一般处理，内外装修设计人自定。

6）构造设计：建筑构造力求简单，施工方便。 (2）、设计内容

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1） 建筑方案及初步设计； 2） 建筑平面、立面和剖面设计；

3） 主要部位的建筑构造设计及材料作法； 4） 绘制建筑施工图。 （3）结构设计要求及内容 1)技术条件（唐山） 气象水文地质条件：

①风玫瑰图：夏季东南风，冬季西北风； ②温度：最热月 平均31ºC，最冷月平均-9ºC ； ③雨量：年降雨量为875mm；

④地下水：无侵蚀性，在地面以下6m；

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⑤地质资料：700mm表土以下为亚粘土，地基承载力设计值为210Kpa； 地面粗糙度：C类，基本风压0.45KN/m2，基本雪压：0.40KN/m2。

场地类别为Ⅱ类，冻土深度0.8m，抗震设防烈度8度，设计地震分组第一组， 地震基本加速度值0.20g。 2)结构形式

钢筋混凝土框架结构。 (4)设计内容

1）确定结构方案：上部结构方案与布置；楼（屋）面结构方案与布置；基础方案与布置；结构措施及其特殊部位的处理等。 2）结构设计计算

内容包括：荷载汇集；地震作用计算；竖向荷载作用计算；荷载组合及内力分析；一品框架配筋计算；现浇板配筋计算；楼梯配筋计算；基础及基础梁配筋计算；其它必要的结构构件配筋计算。

4 荷载计算

4.1初估梁柱截面

（1） 由轴压比限值条件N/fcA≤0.9(（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按

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15KN/m2初估）

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N1.3（4.057.8156）3696.03KN

AN/0.9fc3696.031000/0.9/14.3287181.82mm2

∵A=bh ∴ b=h =535.9mm 初估： 柱截面：b×h=650mm×650mm.

（2）梁截面

主梁: h1/8─1/12L 边跨取h700mm, （675mm1012mm） 中跨取h500mm.

b1/2─1/3h且b不小于0.5倍柱宽且不小于250mm 取b=300mm

取h500mm,b300 次梁: （3) 楼板：取h150mm 4.2梁柱线刚度

在计算梁的线刚度时，考虑楼板对梁刚度有利影响,认为翼缘参加工作,为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。 现浇钢筋砼梁：边框架梁=1.5I0

中框架梁=2I0

柱采用Ｃ30混凝土 梁采用Ｃ30混凝土，ＥC＝3.0×107 KN/m²

I0=1/12×bh3(m4) i单位：KN.m

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框架梁线刚度计算

部位 截面（m²） 长度l （m） 截面惯性矩 I0 (m4) 边框架 I=1.5I0(m4) 边梁 中梁 边梁 0.3×0.7 0.3×0.5 0.3×0.7 6.9 3.0 6.9 8.57×10-3 第 5 页 共 71 页

中框架 I=2I0 i=EI/l(KN.m) 1.71×10 0.63×10 1.71×10 -2-2-2i=EI/l(KN.m) 12.86×10 4.69×10 12.86×10 -3-3-347629.6 39083 47629.6 63333 52500 63333 3.13×10 8.57×10 -3-3柱线刚度计算

层数 砼强度 截面宽度b/mm 1-6 C30 50 截面高度H/mm 650 柱高 L/mm 3900 砼弹性模量Ec/Pa 30000 截面惯性矩 I/mm 1.08×1010 4线刚度 i/KN.m 0.83×10 5

4.3 荷载计算

（1）层数划分及计算简图如图： （2）荷载汇集 1、恒载

1）屋面荷载：（为不上人屋面）

防水层：SBS改性沥青防水卷材 0.4 KN/m²

找平层：25mm1：3水泥沙浆 25×0.02=0.5KN/m² 保温层：120mm厚水泥珍珠岩 0.12×4=0.48 KN/m² 找坡层：水泥陶粒100mm厚 14×0.1=1.4KN/m² 结构层：150mm厚钢筋砼现浇板 0.12×25=3.00 KN/m² 10mm厚板底抹灰 0.01×17=0.17 KN/m² Gk=Σgk=6.7KN/m²

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计 算 简 图

2）楼面：

瓷砖地面 （包括粗砂打底） 0.55 KN/m² 找平层：25mm 1：3水泥沙浆 25×0.02=0.5KN/m² 150mm厚钢筋砼现浇板 0.15×25=3.75KN/m² 10mm厚板底抹灰 0.01×17= 0.17KN/ m² Gk=Σgk=5.27KN/m²

3）梁重：（考虑梁上抹灰，取梁自重26KN/m3） 主 梁： 边跨26×0.7×0.3=5.46KN/m 中跨 26×0.5×0.3=3.9 KN/m 次 梁： 26×0.5×0.3=3.9 KN/m 4）墙重：

抹灰：外 墙 面 外 抹 灰： 20厚水泥砂浆 0.4 KN/m2 外墙面及内墙面抹灰：20厚石灰砂浆 0.34 KN/m2 总墙重：

外墙：底层：15×0.30+0.4+0.34=5.24 KN/m2 内墙：底层：15×0.20+0.34×2 =3.68 KN/m2

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5）柱：（取柱子自重26KN/m3）

各 层：26×0.65×0.65 =10.99KN/m 6)门：0.2KN/m2 窗：0.3KN/m2 2、活荷载：

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雪活载： 0.4KN/m2 厕所： 2.0 KN/m2 教学楼： 2.0 KN/m2 走廊、楼梯： 3.5 KN/m2

不上人屋面： 0.5 KN/m2

3、各层楼层重量 六层上半层

女儿墙：0.30×0.6×（7.8×14+6.9×4+3×2）×25=515.52KN

屋 面： （7.8×7）×（6.9×2+3）×6.95=6375.09KN 主 梁： 5.46×(54.6×4+6.9×16)+3.9×3×8=1888.6KN 次 梁: 3.9×6.9×16=430.56KN 柱 子：3.9×0.5×32×10.99=685.78KN

内 墙：0.5×[(7.8×0.2×3.9-1.2×2.4×2×0.2)×14+3.9×6.9×0.2×12]

×15=1002.23KN

外 墙:0.5×[(7.8×0.3×3.9-2.4×2.4×2×0.3)×14+639×6.9×0.3×4]

×15=837.53KN

G6=G6+0.5活=12356.57+0.5×0.5×917.28=12585.89KN 六层下半层和五层上半层

柱 子：3.9×32×10.99=1371.6KN

屋 面：（7.8×7）×（6.9×2+3）×5.27=4834.06KN 主 梁： 5.46×(54.6×4+6.9×16)+3.9×3×8=1888.6KN 次 梁: 3.9×6.9×16=430.56KN

外 墙: [(7.8×0.3×3.9-2.4×2.4×2×0.3)×14+639×6.9×0.3×4]×

15=1675.05KN

内 墙: [(7.8×0.2×3.9-1.2×2.4×2×0.2)×14+3.9×6.9×0.2×12]

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×15=2004.45KN

∑=14366.63KN

G5=G50.52活15283.90KN G5=G4=G3=G2=15283.90KN 二层下半层和一层上半层

柱 子：3.9×32×10.99=1371.6KN

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屋 面：（7.8×7）×（6.9×2+3）×5.27=4834.06KN 主 梁： 5.46×(54.6×4+6.9×16)+3.9×3×8=1888.6KN 次 梁: 3.9×6.9×16=430.56KN

外 墙: [(7.8×0.3×3.9-2.4×2.4×2×0.3)×14+639×6.9×0.3×4]×

15=1675.05KN

内 墙 [(7.8×0.2×3.9-1.2×2.4×2×0.2)×14+3.9×6.9×0.2×12]×

15=2004.45KN

∑=14366.63KN

G5=G5+0.5×2×活=15283.90KN G5=G4=G3=G2=15283.90KN ∑G=190417.66KN ∑A=5503.6

∑G/∑A=190417.66/5503.6=16.43KN/m2

5 框架在竖向荷载作用下的内力分析

5.1计算方法和荷载传递路线

（1）计算方法

框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用力矩分配法，因为框架结构对称，荷载对称；又属于奇数跨，故在对称轴上梁的截面只有竖向位移没有转角。对称截面可取为滑动端。弯矩二次分配法是一种近似计算方法，即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递，并以两次分配为限。(取一榀横向框架)

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（2）荷载传递路线

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对于边跨板，为7.8m×6.9m,由于7.8/3.0〈3.0 所以按双向板计算 对于中跨板，为6.9m×3.0m,由于6.9/3.0〈3.0 所以按双向板计算

5.2竖向荷载计算

（1）A-B(C-D)轴间框架梁

板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。 1）屋面板传载

3000荷载传递路线

恒载：6.95×67.8/2×(1-2×0.572+0.572) ×2=33.18KN/m 活载：0.5×6.9/2×(1-2×0.572+0.572) ×2=22.087KN/m 2）楼面板传荷7.8/2×(1-2×0.6572+0.572) ×2=26.162KN/m 活载：2.5×6.9/2×(1-2×0.572+0.57) ×2=10.43KN/m 3）梁自重：5.46 KN/m

A-B(C-D) 轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=5.46 KN/m+33.18 KN/m=38.64 KN/m 活载=板传荷载=2.087 KN/m

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楼面梁：恒载=梁自重+板传荷10.43 KN/m

(2) B-C轴间框架梁 1).屋面板传载

恒载：6.95×7.8/4×5/8 ×2=19.38KN/m 活载：0.5×7.8/4×5/8 ×2=1.218KN/m 2).楼面板传荷载

恒载：5.27×7.8/4×5/8×2=815.28KN/m 活载：2.5×7.8/4×5/8×2=6.093KN/m 3).梁自重：3.9KN/m B-C 轴间框架梁均布荷载为：

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屋面梁：恒载梁自重板传荷载=3.9 KN/m+19.38 KN/m=23.28 KN/m

活载板传荷载1.218KN/m

楼面梁：恒载梁自重板传荷载=3.9 KN/m+15.28KN/m=19.18 KN/m

恒载梁自重板传荷载=6.093KN/m

5.3梁固端弯矩

梁端弯矩以绕杆端顺时针为正，反之为负。 固端弯矩=（均布荷载×跨度²）/12=ql2/12 竖向荷载作用下框架梁的固端弯矩

荷载 部位 边跨 跨度 恒荷载 顶层 其它均布 荷载 固端弯矩 左 右 中跨 跨度 均布 荷载 固端弯矩 左 右 6.9 38.64 -153.3 153.3 6.9 31.62 -125.45 125.45 3 3 3 3 23.28 19.18 1.22 6.09 -17.46 17.46 -14.39 14.39 -0.92 -4.57 0.92 4.57 层 活荷载 顶层 其它6.9 2.087 -8.28 8.28 6.9 10.43 -41.38 41.38 层 本 科 毕 业 设 计

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框架计算简图 5.4框架弯矩图

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竖 向 恒 载 作 用 框 架 弯 矩 图

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竖向活载作用下框架弯矩图

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梁弯矩的调幅（由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，因此在重力荷载作用下对梁端弯矩进行调幅,调幅系数为0.8;对跨中弯矩进行调幅,调幅系数1.2.） 1、恒载作用下的弯距

注: 1）M’为调幅后的弯距。2）弯矩符号逆时针为正

AB跨 楼左端 层 M 6 5 4 3 2 1 -114.73 -118.25 -111.15 -112.54 -113.08 -109.28 M’ -91.78 -94.60 -88.92 -90.03 -90.46 -87.42 M 101.08 68.97 72.73 72.04 71.72 74.01 M’ 121.30 82.76 87.28 86.45 86.06 88.81 M -143.02 -120.17 -119.76 -119.74 -199.84 -119.06 M’ -114.42 -96.14 -95.81 -95.79 -159.87 -95.25 中间 右端

BC跨 楼层 M 6 5 4 3 2 1

-62.80 -28.23 -34.31 -33.26 -32.71 -36.81 左端 M’ -50.24 -22.58 -27.45 -26.61 -26.17 -29.45 M -36.32 -6.32 -12.40 -11.35 -10.80 -14.90 中间 M’ -43.58 -7.58 -14.88 -13.62 -12.96 -17.88 M -62.80 -28.23 -34.31 -33.26 -32.71 -36.81 右端 M’ -50.24 -22.58 -27.45 -26.61 -26.17 -29.45 2、活载作用下的弯距

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AB跨 楼左端 层 M 6 5 4 3 2 1 -8.16 -36.10 -37.33 -36.99 -37.35 -36.06 M’ -6.53 -28.88 -29.86 -29.59 -29.88 -28.85 M 4.57 24.38 23.66 23.84 23.65 24.43 M’ 5.48 29.26 28.39 28.61 28.38 29.32 中间 第 15 页 共 71 页

右端 M -6.50 -39.28 -39.49 -39.47 -39.49 -39.23 M’ -5.20 -31.42 -31.59 -31.58 -31.59 -31.38

楼层 6 5 4 3 2 1 M -6.50 -15.81 -14.08 -14.29 -14.88 -11.34 左端 M’ -5.20 -12.65 -11.26 -11.43 -11.90 -9.07 M -0.12 -4.99 -3.72 -4.01 -3.70 -5.09 BC跨 中间 M’ -0.14 -5.99 -4.46 -4.81 -4.44 -6.11 M -6.50 -15.81 -14.08 -14.29 -14.88 -11.34 右端 M’ -5.20 -12.65 -11.26 -11.43 -11.90 -9.07 注: 1）M’为调幅后的弯距。2）弯矩符号逆时针为正

5.5梁端剪力：

均布荷载下: V左V右qlM 2lqlM 2l1、恒载作用下梁端剪力

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AB跨 梁端剪力 楼层 6 5 4 3 2 1 BC跨梁端 剪力 6 5 4 3 2 1 q(KN/m) 38.64 31.62 31.62 31.62 31.62 31.62 31.62 23.28 19.18 19.18 19.18 19.18 L(m) 6.90 6.90 6.90 6.90 6.90 6.90 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 ql/2 133.31 109.09 109.09 109.09 109.09 109.09 47.43 34.92 28.77 28.77 28.77 28.77 ΣM/L 3.91 0.25 1.04 0.87 0.81 1.17 0 0 0 0 0 0 第 16 页 共 71 页

V左 129.21 108.81 107.84 108.04 108.11 107.67 34.92 29.22 29.22 29.22 29.22 29.22 V右 -137.41 -109.37 -110.34 -110.13 -110.07 -110.51 -34.92 -29.22 -29.22 -29.22 -29.22 -29.22 2、活载作用下梁端剪力

层次 6 5 A B 跨 4 3 2 1 6 5 ＢＣ 4 跨 3 2 1 6.09 6.09 6.09 3.00 3.00 3.00 9.14 9.14 9.14 0.00 0.00 0.00 9.14 9.14 9.14 -9.14 -9.14 -9.14 6.09 3.00 9.14 0.00 9.14 -9.14 Q(KN/m) 2.08 10.43 10.43 10.43 10.43 10.43 1.22 6.09 L(m) 6.90 6.90 6.90 6.90 6.90 6.90 3.00 3.00 Ql/2 7.18 35.98 35.98 35.98 35.98 35.98 1.83 9.14 0.00 9.14 -9.14 ΣM/L -0.93 0.43 0.30 0.32 0.29 0.43 0.00 1.83 -1.83 V左 7.24 35..52 35.67 35.62 35.67 35.52 V右 -7.19 -36.44 -36.30 -36.34 -36.29 -36.44 本 科 毕 业 设 计

第 17 页 共 71 页

本 科 毕 业 设 计

5.6柱轴力和剪力

1.恒载作用下的柱轴力剪力 （1） 边柱

横梁剪力 层 截面 （KN） 1—1 6 2—2 1—1 5 2—2 3—3 4 4—4 5—5 3 6—6 7—7 2 8—8 9—9 1 10—10 107.67 205.25 42.84 355.76 108.11 205.25 42.84 356.2 312.92 108.04 205.25 42.84 356.13 313.36 107.84 205.25 42.84 311.93 313.29 108.81 205.25 42.84 356.7 313.09 129.21 94.1 42.84 266.15 314.06 纵向荷载 柱 重 （KN） 第 18 页 共 71 页

N （KN） 223.31 边柱轴力 （KN） 223.31 边柱剪力 （KN） Fi（KN） 43.59 308.99 623.05 44.5 665.89 978.98 29.87 1021.82 1335.1 28.08 1377.95 1691.31 31.35 1734.15 2047.07 17.57 2089.91 说明：① 假定外纵墙受力荷载完全由纵梁承受。

②N为本层荷载产生的轴力。

③柱重：0.65×0.65×26×3.9=42.84KN

④a 顶层荷载：

女儿墙：0.300.6256.935.1kN 屋面荷载：6.70.56095/80.56.9kN

94.1kN b 标准层荷载

楼面荷载：4.97×0.5×6.9×5/8×0.5×6.9×2=93.3KN 墙重：3.9×7.8×3.68=11.95KN

Σ=206.25KN

本 科 毕 业 设 计

(2) 中柱：

横梁剪横梁剪力 力 层 截面 VH左 （KN） 1—1 6 2—2 1—1 5 2—2 3—3 4 4—4 5—5 3 6—6 7—7 2 8—8 9—9 1 10—10 110.51 29.22 275.42 42.84 110.07 29.22 275.42 42.84 110.13 29.22 275.42 42.84 110.34 29.22 275.42 42.84 109.37 29.22 275.42 42.84 137.47 34.02 233.52 42.84 VH右 （KN） Fi （KN） （KN） 载 纵向荷柱 重 第 19 页 共 71 页

中柱N （KN） 中柱轴力 剪力 （KN） （KN） 405.85 448.69 414.01 456.85 414.98 457.82 414.77 457.61 414.71 457.55 415.15 452.99 405.85 34.89 448.69 862.7 19.72 905.54 1320.52 22.7 1363.36 1778.13 21.75 1820.97 2235.68 23.85 2278.52 2693.67 13.14 2736.51 ①.顶层荷载

屋面荷载：α=0.5×6.9/4×5/8×2=1.08

6.7×0.5×6.9×5/8×0.5×6.9×2+6.7×3.9/2×1.08×0.5×6.9×2=233.52 KN

②.标准层荷载 楼面荷载

4.97KN×0.5×6.9×5/8×0.5×6.9×2+4.977.8/2×1.08×0.5×6.9×2=275.42KN

Σ=275.42KN

233.52kN2. 活载作用下的柱轴力剪力

本 科 毕 业 设 计

边柱 第 20 页 共 71 页

中柱 VA 层 截面 A 柱 轴力 (KN) A柱 剪力 (KN) N （KN） B 柱 B 柱 轴 力 剪 力(KN) （KN） 8.47 -4.56 (KN) 1—1 6 2—2 1—1 5 2—2 3—3 4 4—4 5—5 3 6—6 7—7 2 8—8 9—9 1 10—10 35.52 35 35.62 35.67 35.47 7.29 7.29 -6 8.47 42.76 -10.27 42.87 51.34 -7.85 78.43 -9.38 72.74 94.08 -7.28 114.05 -9.37 41.78 165.86 -7.27 149.73 -10.37 43.74 179.6 -7.91 185.25 -5.8 42.87 222.47 -4.36 本 科 毕 业 设 计

第 21 页 共 71 页

活载作用下柱的轴力图

本 科 毕 业 设 计

第 22 页 共 71 页

恒载作用下柱的轴力图 本 科 毕 业 设 计

第 23 页 共 71 页

恒载作用下柱的轴力图

本 科 毕 业 设 计

第 24 页 共 71 页

6 水平荷载作用下的框架内力分析

6.1 框架柱侧移刚度计算

(1) 柱线刚度：

柱采用C30混凝土，Ec3.0107kN/m2，层高度3.9m 柱截面：各层650 mm×650mm 则

I0=1/12×bh3=14.88×10-3m4; KC=EI/h 2.柱的侧移刚度D：

一般层： K=

KbK12Kc  D= 2Kc2Kh2首层： K=

部位 截面 (m²) 层高 (m) 6 5 4 3 2 1 部位 K 6 α3 0.65² 0.65² 0.65² 0.65² 0.65² 0.65² Kb0.5K12Kc  D= 2Kc2Kh惯性矩I (m4) Kc=EI/h (10) 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.41 19752 19752 19752 19752 19752 36811 1.1 0.35 1.1 0.35 1.1 0.35 1.1 0.35 1.1 0.35 1.1 0.52 30375 30375 30375 30375 30375 45128 层间刚度 Dc4 ΣDc1 19752ΣDc2 30375×4 30375×4 ΣDc3 22446×12 22446×12 ΣDc4 341181105532 ×4 ×12 341181105532 ×4 ×12 197524边框架边柱C1 K α1 Dc1 K 边框架中柱C2 α2 Dc2 3.9 14.88×10-3 11.45 0.55 3.9 14.88×10 11.45 0.55 3.9 14.88×10 11.45 0.55 3.9 14.88×10 11.45 0.55 3.9 14.88×10-3 11.45 0.55 3.9 14.88×10-3 11.45 0.55 中框架中柱C2 Dc3 K α4 -3-3-3中框架边柱C1 各层各柱刚度 0.66 0.25 22446 1.21 0.38 34118 5 0.66 0.25 22446 1.21 0.38 34118 本 科 毕 业 设 计

4 0.66 0.25 22446 1.21 0.38 34118 ×4 3 0.66 0.25 22446 1.21 0.38 34118 ×4 2 0.66 0.25 22446 1.21 0.38 34118 ×4 1 0.66 0.44 39500 1.21 0.53 47600 ×4 ×4 36811×4 4512819752×4 3037519752×4 303751975230375第 25 页 共 71 页 22446×12 22446×12 22446×12 39500×12 341181105532 ×12 341181105532 ×12 341181105532 ×12 476001721356 ×12 层间侧移刚度的验算

∑D1/∑D2 =1721356/1105532=1.56﹥0.7 满足要求

6.2水平地震作用分析

本框架结构符合底部剪力法的适用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用。 (1) 框架自振周期计算:

层次 Gi （KN） VGiGkkinDk1miki(m) ii Gii Gi2i (KN) 12585.89 27869.8 43153.71 58437.62 73721.53 90417.66 （KN/m） 1105532 1105532 1105532 1105532 1105532 1721356 0.011 0.025 0.039 0.053 0.067 0.05 0.245 0.234 0.209 0.17 0.117 0.05 3083.54 3576.43 3194.34 2598.26 1788.22 834.8 755.47 836.89 667.62 441.7 209.22 41.74 6 5 4 3 2 1 12585.89 15283.91 15283.91 15283.91 15283.91 16696.13 表5 用能量法计算T1的数据

本 科 毕 业 设 计

T12第 26 页 共 71 页

GGii2ii20.60.1960.53s

1. 考虑八度设防：аmax=0.16 考虑I组类别 Ⅱ类场地土 Tg=0.35 S

因为T1=0.53>1.4Tg=0.49 S 所以考虑顶部附加水平地震作用

底部剪力为：а1=(Tg/T1)×аmax=(0.35/0.53)×0.16=0.11 FEk=а1×Geq=0.11×0.85×90417.67=8454.05 KN 由公式 Fi=(GiHi/ΣGjHj) ×FEk×(1-δn) δn=0.08T1+0.07=0.1124横向框架顶点位移计算

0.9

0.9

层Hi 数 6 5 4 3 2 1 23.4 19.5 15.6 11.7 7.8 3.9 12585.89 15283.91 15283.91 15283.91 15283.91 16696.13 294509.83 298036.25 238428.9 178821.75 119214.5 651144.91 0.285 0.288 0.23 0.173 0.115 0.063 2138.59 2161.1 1725.88 1298.16 862.94 472.74 2138.59 4094.33 5820.21 7118.37 7981.31 8454.05 Gi GiHi GiHi/ΣGjHj Fi Vi

剪力分布图见下图。

6.3验算框架层间弹性位移角

层间剪力 层数 ＶI(KN) Ｄi ui=Vi/Di (m) 层间度 层间侧移 层 hi Ui/hi [θe] 本 科 毕 业 设 计

6 5 4 3 2 1 2138.59 4094.33 5820.21 7118.37 7981.31 8454.05 1105532 1105532 1105532 1105532 1105532 1721356 1.75×10 3.7×10 5.26×10-3 6.44×10 7.22×10-3 4.91×10-3 -3-3-3第 27 页 共 71 页

0.00075 0.0002 0.00034 0.00055 0.00093 0.00125 <1/550 =0.0018 23.4 19.5 15.6 11.7 7.8 3.9 2.楼层地震剪力的验算

《抗震规范》要求：VikGk

kin 因基本周期小于3.5s，查《抗震规范》表得0.016

表7 楼层地震剪力验算

Gi （KN） 6 5 4 3 2 1 12585.89 15283.91 15283.91 15283.91 15283.91 16696.13 层次 Gkink  Gk kinVi (KN) 2138.59 4094.33 5820.21 7118.37 7981.31 8454.05 结 论 (KN) 12585.89 27869.80 43153.71 58437.62 73721.53 90417.66 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 201.37 445.95 690.46 935.00 1179.53 1446.68 满 足 满 足 满 足 满 足 满 足 满 足 6.4水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算

1.柱剪力 Vik=D/ΣD ×Vi ，

柱弯矩 M下=Vik×Yi×hi ，M上=Vik×（1-Yi）×hi 2.反弯点高度h’=(y0+y1+y2+y3) ×h y=y0+y1+y2+y3

h’——反弯点到柱下端质点的距离，即反弯点高度 y0——标准反弯点高度比

本 科 毕 业 设 计

y1——为上、下层梁线刚度比变化修正值 y2——为上层层高变化修正值 y3——为下层层高修正值

第 28 页 共 71 页

根据框架总层数m,该柱所在层数n和梁柱线刚度比值K确定， 并由内插法根据K值确定。 边柱（中框）

层 6 5 4 3 2 1 h(m) 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 K 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 0.66 y0 0.3 0.4 0.45 0.45 0.52 0.7 y1 0 0 0 0 0 0 y2 0 0 0 0 0 0 y3 0 0 0 0 0 0 Y 0.3 0.4 0.45 0.45 0.52 0.7 中柱（中框）

层 6 5 4 3 2 1 h(m) 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 K 1.21 1.21 1.21 1.21 1.21 1.21 y0 0.36 0.45 0.46 0.5 0.5 0.64 Y1 0 0 0 0 0 0 y2 0 0 0 0 0 0 Y3 0 0 0 0 0 0 y 0.36 0.45 0.46 0.5 0.5 0.64 2.边柱弯矩计算

层 6 5 4 3 H 3.9 3.9 3.9 3.9 ΣD 1105532 1105532 1105532 1105532 D 22446 22446 22446 22446 D/ΣD 0.02 0.02 0.02 0.02 Vi 2138.59 4094.33 5820.21 7118.37 Vik 39.66 81.89 116.4 142.37 K 0.66 0.66 0.66 0.66 Y 0.3 0.4 M下 45.23 127.75 M上 105.54 191.62 249.68 305.38 0.45 204.28 0.45 249.86 本 科 毕 业 设 计

2 1 3.9 3.9 1105532 1721356 22446 0.02 7981.31 159.63 194.44 39500 0.023 8454.05 第 29 页 共 71 页

0.52 323.73 0.7 530.82 298.83 227.49 0.66 0.66 4.中柱弯矩计算：

层 6 5 4 3 2 1 H 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 ΣD D D/ΣD 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 Vi 2138.59 Vik k Y 0.36 0.45 0.46 0.5 0.5 0.64 M下 81.42 215.57 313.25 416.42 466.9 590.83 M上 144.74 263.47 367.73 416.42 466.9 332.34 1105532 34118 1105532 34118 1105532 34118 1105532 34118 1105532 34118 57.99 1.21 4094.33 122.83 1.21 5820.21 174.61 1.21 7118.37 213.55 1.21 7981.31 239.44 1.21 1721356 47600 0.028 8454.05 236.71 1.21 计算过程 （1）VikDVi D（2）M下Vikyh; （3）M上Vik(1y)h

6.5地震作用下框架梁端剪力和柱轴力标准植

计算过程：根据节点平衡由柱端弯矩求得梁轴线处弯矩

下（上柱）右（左梁）左（右梁）上（下柱） 本 科 毕 业 设 计

ΣMc= M右+ M左= M上+ M下

第 30 页 共 71 页

1K1K2； 2

K1K2K1K2M右(左梁)= μ1Mc M左(右梁)= μ2Mc

楼 层 6 5 4 3 2 1 L 6.90 AB跨梁端剪力 M左 87.45 M右 63.32 VE 38.66 81.89 L BC跨梁端剪力 M左 M右 VE 57.99 柱轴力 边柱 40.99 93.64 中柱 124.51 225.88 3.0 113.08 113.08 6.90 181.75 131.78 6.90 263.30 190.66 6.90 322.04 233.20 6.90 361.08 261.48 6.90 439.82 318.36 3.0 239.52 239.52 122.83 116.40 3.0 340.49 340.49 174.61 127.75 314.78 142.37 3.0 416.42 416.42 213.55 155.75 379.29 154.63 3.0 466.90 466.90 239.44 172.05 424.50 194.44 3.0 461.59 461.59 236.71 248.12 381.00

本 科 毕 业 设 计

第 31 页 共 71 页

水平地震作用下的弯矩轴力图

本 科 毕 业 设 计

第 32 页 共 71 页

7 内力组合和最不利内力确定

7.1框架梁内力组合

1、基本组合公式： 1）梁端负弯矩组合公式:

①-1.0[1.2恒+1.4×0.9(活+风)] ②-1.0[1.35恒+1.4×(0.7活+0.6风)] ③-0.75[1.2(恒+0.5活)+1.3地] 2）梁端正弯矩组合公式: ④0.75[1.3地-1.0(恒+0.5活)] 3）梁跨中正弯矩组合公式: ⑤ 1.0(1.2恒+1.4×0.9活 ) ⑥ 1.0(1.35恒+1.4×0.7活) ⑦0.75[1.2(恒+0.5活)+1.3地] 4)梁端剪力组合公式: ⑧1.0(1.2恒+0.9×1.4活) ⑨1.0(1.35恒+1.4×0.7活) ⑩0.85[1.2(恒+0.5活)+1.3地] 见附表1-1---附表 1-6

7.2框架柱内力组合

采取以下组合方式

考虑地震作用时： ① 1.3×地+1.2×(恒+0.5×活) 不考虑地震作用时：②γ0(1.35×恒+0.7×1.4×活)

③γ0[1.2×恒+1.4×0.9（风+活)]

见附表

本 科 毕 业 设 计

8 框架结构配筋计算

8.1框架梁截面设计

1.边框梁

(1)已知条件：矩形梁 b=300mm，h=700mm。

第 33 页 共 71 页

砼 C30，fc=14.30N/mm2，纵筋 HRB400，fy=360N/mm2，箍筋 HPB300，fy=270N/mm2。

弯矩设计值 M=387KN.m，剪力设计值 V=380KN，扭矩设计值 T=0.00KN.m。 按非抗震计算。 (2)计算要求：

1.正截面受弯承载力计算 2.斜截面受剪承载力计算 3.裂缝宽度计算。 2 抗弯计算:

(1）. 截面类型: 矩形

截面宽度: b=300mm 截面高度: h=700mm

(2). 材料信息

混凝土等级:

C30 fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2

受拉纵筋种类: HRB400 fy=360N/mm2 受压纵筋种类: HRB400 fy=360N/mm2 受拉纵筋最小配筋率:

ρmin=max(0.2,45×ft/fy)

=max(0.2,45×1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.200％

受压纵筋最小配筋率: ρ'min=0.200％ 受拉纵筋合力点至近边距离: as=35mm 受压纵筋合力点至近边距离: as'=35mm

(3). 受力信息

M=387.000KN.m

(4). 设计参数

结构重要性系数: γo=1.0

本 科 毕 业 设 计

1). 计算截面有效高度

ho=h-as=700-35=665mm

第 34 页 共 71 页

2）. 计算相对界限受压区高度

ξb=β1/(1+fy/(Es×εcu))=0.80/(1+360/(2.0×105×0.0033))=0.518

3）. 确定计算系数

αs=γo×M/(α1×fc×b×ho×ho)=1.0×387.000×106/(1.0×14.3×300

×665×665)=0.204

4）. 计算相对受压区高度

ξ=1-sqrt(1-2αs)=1-sqrt(1-2×0.204)=0.231≤ξb=0.518 由于ξ<=ξb，因此按构造配筋

A's=ρ'min×b×h=0.200％×300×700=420mm2

满足要求。

5）. 计算纵向受拉筋面积

As＝α1×fc×b×ho×ξ/fy=1.0×14.3×300×665×0.231/360=1827mm2

6）. 验算受拉钢筋最大、最小配筋率

ρ=As/(b×h)=1827/(300×700)=0.870％

ρmax=ξb×α1×Fc/Fy×ho/h=0.518×1×14.3/360.0×665/700=1.953％ ρ=0.870％≥ρmin=0.200％, 满足最小配筋率要求。 ρ=0.870％≤ρmax=1.953％, 满足最大配筋率要求，

3 抗剪计算:

(1)截面验算，按规范公式(7.5.1)

Vmax=αβcfcbh0=0.25×1.000×14.30×300×665=713213N=713.21KN > V=380KN

截面尺寸满足要求。

(2)配筋计算，按规范公式(7.5.4-2) V < 0.7ftbh0+1.25fyv(Asv/s)h0 Asv/s = (V-0.7ftbh0)/(1.25fyvh0)

= (380.00×103-0.7×1.43×300×665)/(210×665) = 1002.5mm2/mm 4 配置钢筋：

本 科 毕 业 设 计

(1)上部纵筋：计算As=420mm2，

实配4C12(452mm2 ρ=0.22%)，配筋满足 (2)腰筋：计算构造As=b×hw×0.2%=399mm2， 实配6Φ10(471mm2 ρ=0.22%)，配筋满足 (3)下部纵筋：计算As=1504mm2，

实配6C20(1884mm2 ρ=0.897%)，配筋满足 (4)箍筋：计算Av/s=1025mm2/m，

第 35 页 共 71 页

实配Φ8@180四肢(1058mm2/m ρsv=0.35%)，配筋满足 5 裂缝计算:

混凝土等级 C30 ftk=2.01N/mm2 钢筋种类 HRB400 钢筋类型 带肋钢筋

纵筋相对粘结特性系数 νi=1.000 纵筋根数、直径:

第1种纵向钢筋:6f20 Es=200000.00N/mm2

纵筋实配面积 As=1885mm2 受弯

αcr=1.90

受拉钢筋合力点至近边距离 as=35mm 混凝土保护层厚度 c=25mm 最大裂缝宽度限值 ωlim=0.250mm

荷载效应准永久组合计算的弯矩值 Mq=50.000KN×m (1）.计算有效受拉混凝土截面面积Ate Ate=0.5×b×h =0.5×300×700 =105000mm2

(2).计算纵向钢筋配筋率ρte ρte=As/Ate =1885/105000 =0.018

（3).计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

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deq=Σnidi2/Σniνidi =(6×202)/(6×20×1.000) =20.000mm

（4）.计算构件受拉区纵向钢筋的应力σs h0=h-as =700-35 =665mm

σs=1000000×Mq/(0.87×As×h0) =1000000×50.000/(0.87×1885×665) =45.849N/mm2

（5）.计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-(0.65×ftk/(ρte×σs)) =1.1-(0.65×2.010/(0.018×45.849)) =-0.487

因为ψ<0.2，则ψ=0.2 （6）.计算最大裂缝宽度ωmax

第 36 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σs/Es(1.9×c+(0.08×deq/ρte))

20.000/0.018)) 1.9000.20045.849/200000.000(1.925.000(0.08

=0.012mm

ωmax=0.012mm<=ωlim=0.250mm,满足要求!

8.2 中框梁

1 已知条件及计算要求：

截面类型: 矩形 截面宽度: b=300mm 截面高度: h=500mm 混凝土等级:

C30 fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2

受拉纵筋种类: HRB400 fy=360N/mm2 受压纵筋种类: HRB400 fy=360N/mm2

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1.43/360)=max(0.2,0.179)=0.200％

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受拉纵筋最小配筋率: ρmin=max(0.2,45×ft/fy)=max(0.2,45×

受压纵筋最小配筋率: ρ'min=0.200％ 受拉纵筋合力点至近边距离: as=35mm 受压纵筋合力点至近边距离: as'=35mm

受力信息

M=320.880KN×m

设计参数

2抗弯计算

计算截面有效高度

ho=h-as=500-35=465mm 结构重要性系数: γo=1.0

计算相对界限受压区高度

ξb=β1/(1+fy/(Es×εcu))=0.80/(1+360/(2.0×105×0.0033))=0.518

确定计算系数

αs=γo×M/(α1×fc×b×ho×ho)=1.0×320.880×106/(1.0×14.3×300

×465×465)=0.346 计算相对受压区高度

ξ=1-sqrt(1-2αs)=1-sqrt(1-2×0.346)=0.445≤ξb=0.518 由于ξ<=ξb，因此按构造配筋

A's=ρ'min×b×h=0.200％×300×500=300mm2

满足要求。

计算纵向受拉筋面积

As＝α1×fc×b×ho×ξ/fy=1.0×14.3×300×465×0.445/360=2465mm2

验算受拉钢筋最大、最小配筋率

ρ=As/(b×h)=2465/(300×500)=1.643％

ρmax=ξb×α1×Fc/Fy×ho/h=0.518×1×14.3/360.0×465/500=1.912％ ρ=1.643％≥ρmin=0.200％, 满足最小配筋率要求。 ρ=1.643％≤ρmax=1.912％, 满足最大配筋率要求，

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3 抗剪计算:

第 38 页 共 71 页

(1)截面验算，按规范公式(11.3.3)，承载力抗震调整系数按规范表11.1.6，γRE=0.85

Vmax=1/γRE(0.2βcfcbh0)=1/0.85×(0.2×1.000×14.30×300×465)=469.38KN > V=350KN

截面尺寸满足要求。

(2)配筋计算，按规范公式(11.3.4-1) V < 1/γRE(0.42ftbh0+1.25fyv(Asv/s)h0) Asv/s = (VγRE-0.42ftbh0)/(1.25fyvh0)

= (261.00×103×0.85-0.42×1.43×200×665)/(1.25×210×665) = 0.81329mm2/mm=813.29mm2/m 4 配置钢筋：

(1)上部纵筋：计算As=300mm2，

实配4C12(308mm2 ρ=0.22%)，配筋满足 (2)腰筋：计算构造As=b×hw×0.2%=266mm2， 实配4Φ10(314mm2 ρ=0.22%)，配筋满足 (3)下部纵筋：计算As=350mm2，

实配2C16(402mm2 ρ=0.29%)，配筋满足 (4)箍筋：计算Av/s=813mm2/m，

实配Φ8@100双肢(1005mm2/m ρsv=0.50%)，配筋满足 5 裂缝计算:

(1)受拉钢筋应力计算,按规范公式(8.1.3-3)

σsk=Mk/(0.87h0As)=42860000/(0.87×665×402)=184.23N/mm2 (2)按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,按规范公式(8.1.2-4)

ρte=As/Ate=As/(0.5bh)=402/(0.5×200×700)=0.0057 < 0.01, 取ρte=0.01

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0.65ftktesk第 39 页 共 71 页

(3)裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数,按规范公式(8.1.2-2)

1.11.10.652.010.0100184.22620.3908 (4)最大裂缝宽度计算,按规范公式(8.1.2-1)

maxskcr

Es1.9c0.08deqte 16

Wmax=0.133mm < Wlim=0.400mm, 满足。

2.10.3908184.232000001.9250.080.01000.1327mm 8.3框架柱配筋计算

1、 已知条件及计算要求： 截面形状: 矩形 截面宽度: b=650mm 截面高度: h=650mm 构件的计算长度: lo=3900mm

混凝土强度等级: C30 fc =14.3N/mm2 钢筋类型: HRB400 fy'=360N/mm2 结构重要性系数: γo=1.0 纵筋最小配筋率: ρmin=0.600% 轴向力设计值: N=6745.887KN 2、计算过程

(1）.确定稳定系数Φ: lo/b=3900/650=6.000

查 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)表6.2.15 得, Φ= 1.000

(2).计算纵筋面积A's:

截面面积A=bh=650×650=422500mm2 A's= (γo×N/0.9Φ-fc×A)/fy'

= (1.0×6745.887×1000/(0.9×1.000)-14.3×422500)/360=4038mm2

本 科 毕 业 设 计

(3).验算纵筋配筋率:

ρ=A's/A=(4038/422500)%=0.956% ρmin=0.600%

ρ≥ρmin 纵筋配筋率满足要求 3 斜截面承载力计算： (1)箍筋计算：

第 40 页 共 71 页

纵筋配筋率ρ=A's/A=(4038/422500)%=0.956%≤3%,结果符合标准。

Asvx/s=(V×γRE-(1.05/(λ+1)×ft×h×b0+0.056×N))/(fyv× b0)=-2054mm2/m，N>0.3×fc×A，取N=0.3×fc×A=1544KN X向箍筋按构造配筋Asvx/s=2863mm2/m Y向箍筋按构造配筋Asvy=2863mm2/m 4、配置钢筋 (1)竖 筋：2

25+4

20+4

25

(4)竖向箍筋:Φ10@80四肢箍(3927mm2/m ρsv=0.65%) > Asv/s=2863mm2/m，配 筋满足。

(5)水平箍筋:Φ10@80三肢箍(2945mm2/m ρsv=0.49%) > As10v/s=2863mm2/m， 配筋满足。

9 板配筋计算

1、依据规范

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

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《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) 2、计算信息 (1）.几何参数

板厚: h = 150 mm （2）.材料信息

第 41 页 共 71 页

混凝土等级: C30 fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2 ftk=2.01N/mm2 Ec=3.00×104N/mm2

钢筋种类: HRB400 fy = 360 N/mm2 Es = 2.0×105 N/mm2 最小配筋率: ρ= 0.200%

纵向受拉钢筋合力点至近边距离: as = 20mm 保护层厚度: c = 10mm （3）荷载信息(均布荷载) 永久荷载分项系数: γG = 1.200 可变荷载分项系数: γQ = 1.400 准永久值系数: ψq = 1.000

永久荷载标准值: ｑgk = 4.970KN/m2 可变荷载标准值: ｑqk = 2.000KN/m2 (4).计算方法:弹性板

(5).边界条件(上端/下端/左端/右端):固定/固定/固定/简支 (6).设计参数

结构重要性系数: γo = 1.00 泊松比:μ = 0.200 3、计算参数:

(1).计算板的跨度: Lo = 3900 mm

(2).计算板的有效高度: ho = h-as=150-20=130 mm

4、配筋计算(lx/ly=3900/6900=0.565<2.000 所以按双向板计算): (1).X向底板钢筋 1) 确定X向板底弯矩

Mx = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2

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= 5.225 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×Mx/(α1×fc×b×ho×ho)

第 42 页 共 71 页

= (0.0380+0.0062×0.200)×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92

= 1.00×5.225×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.022

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.022) = 0.022 4) 计算受拉钢筋面积

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.022/360 = 113mm2 5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b×h) = 113/(1000×150) = 0.075% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300 mm2 采取方案

8@160, 实配面积314 mm2

(2).Y向底板钢筋 1) 确定Y向板底弯矩

My = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2

= (0.0062+0.0380×0.200)×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92 = 1.839 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×My/(α1×fc×b×ho×ho)

= 1.00×1.839×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.008

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.008) = 0.008 4) 计算受拉钢筋面积

本 科 毕 业 设 计

= 39mm2 5) 验算最小配筋率

第 43 页 共 71 页

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.008/360

ρ = As/(b×h) = 39/(1000×150) = 0.026% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300 mm2 采取方案 (3).X向支座左边钢筋 1) 确定左边支座弯矩

Mox = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2 = 0.0808×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92 = 10.765 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×Mox/(α1×fc×b×ho×ho)

= 1.00×10.765×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.045

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.045) = 0.046 4) 计算受拉钢筋面积

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.046/360 = 235mm2 5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b×h) = 235/(1000×150) = 0.157% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300mm2 采取方案

8@160, 实配面积314 mm2

8@160, 实配面积314 mm2

（4）.X向支座右边钢筋 1) 确定右边支座弯矩

Mox = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2

本 科 毕 业 设 计

= 10.765 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×Mox/(α1×fc×b×ho×ho)

第 44 页 共 71 页

= 0.0808×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92

= 1.00×10.765×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.045 3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.045) = 0.046 4) 计算受拉钢筋面积

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.046/360 = 235mm2 5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b×h) = 235/(1000×150) = 0.157% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300 mm2 采取方案

8@160, 实配面积314 mm2

（5）.Y向上边支座钢筋 1) 确定上边支座弯矩

Moy = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2 = 0.0571×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92 = 7.611 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×Moy/(α1×fc×b×ho×ho)

= 1.00×7.611×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.031

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.031) = 0.032 4) 计算受拉钢筋面积

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.032/360

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= 165mm2 5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b×h) = 165/(1000×150) = 0.110% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

第 45 页 共 71 页

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300 mm2 采取方案

8@160, 实配面积314 mm2

（6）.Y向下边支座钢筋 1) 确定下边支座弯矩

Moy = 表中系数(γG×ｑgk+γQ×ｑqk)×Lo2 = 0.0571×(1.200×4.970+1.400×2.000)×3.92 = 7.611 KN.m 2) 确定计算系数

αs = γo×Moy/(α1×fc×b×ho×ho)

= 1.00×7.611×106/(1.00×14.3×1000×130×130) = 0.031

3) 计算相对受压区高度

ξ = 1-sqrt(1-2×αs) = 1-sqrt(1-2×0.031) = 0.032 4) 计算受拉钢筋面积

As = α1×fc×b×ho×ξ/fy = 1.000×14.3×1000×130×0.032/360 = 165mm2 5) 验算最小配筋率

ρ = As/(b×h) = 165/(1000×150) = 0.110% ρ<ρmin = 0.200% 不满足最小配筋要求

所以取面积为As = ρmin×b×h = 0.200%×1000×150 = 300 mm2 采取方案

8@160, 实配面积314 mm2

5、跨中挠度计算：

Mk -------- 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq -------- 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值 （1）.计算荷载效应

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Mk = Mgk + Mqk

第 46 页 共 71 页

= (0.0380+0.0062×0.200)×(4.970+2.000)×3.92 = 4.155 KN.m Mq = Mgk+ψq×Mqk

= (0.0380+0.0062×0.200)×(4.970+1.0×2.000)×3.92 = 4.155 KN.m (2）.计算受弯构件的短期刚度 Bs

1) 计算按荷载荷载效应的两种组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsk = Mk/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3)

= 4.155×106/(0.87×130×314) = 117.001 N/mm σsq = Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3)

= 4.155×106/(0.87×130×314) = 117.001 N/mm 2) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积: Ate = 0.5×b×h = 0.5×1000×150= 75000mm2 ρte = As/Ate 混规(7.1.2-4) = 314/75000 = 0.419%

3) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψk = 1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk) 混规(7.1.2-2) = 1.1-0.65×2.01/(0.419%×117.001) = -1.567 因为ψ不能小于最小值0.2，所以取ψk = 0.2

ψq = 1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) = 1.1-0.65×2.01/(0.419%×117.001) = -1.567 因为ψ不能小于最小值0.2，所以取ψq = 0.2 4) 计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 αE αE = Es/Ec = 2.0×105/3.00×104 = 6.667 5) 计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 γf 矩形截面，γf=0

6) 计算纵向受拉钢筋配筋率ρ

ρ = As/(b×ho)= 314/(1000×130) = 0.242% 7) 计算受弯构件的短期刚度 Bs

Bsk = Es×As×ho2/[1.15ψk+0.2+6×αE×ρ/(1+ 3.5γf')]

本 科 毕 业 设 计

×0.0)]

= 2.015×103 KN.m2

第 47 页 共 71 页

= 2.0×105×314×1302/[1.15×-1.567+0.2+6×6.667×0.242%/(1+3.5

Bsq = Es×As×ho2/[1.15ψq+0.2+6×αE×ρ/(1+ 3.5γf')]

= 2.0×105×314×1302/[1.15×-1.567+0.2+6×6.667×0.242%/(1+3.5×0.0)]

= 2.015×103 KN.m2 （3).计算受弯构件的长期刚度B

1) 确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ 当ρ'=0时，θ=2.0 混规(7.2.5) 2) 计算受弯构件的长期刚度 B

Bk = Mk/(Mq×(θ-1)+Mk)×Bs (混规(7.2.2-1)) = 4.155/(4.155×(2.0-1)+4.155)×2.015×103 = 1.008×103 KN.m2 Bq = Bsq/θ (混规(7.2.2-2)) = 2.015×103/2.0 = 1.008×103 KN.m2 B = min(Bk,Bq)

= min(1007.680,1007.680) = 1007.680 （4）.计算受弯构件挠度 fmax = f×(qgk+qqk)×Lo4/B

= 0.00243×(4.970+2.000)×3.94/1.008×103 = 3.888mm （5）.验算挠度

挠度限值fo=Lo/200=3900/200=19.500mm fmax=3.888mm≤fo=19.500mm，满足规范要求! 6、裂缝宽度验算: （1）.跨中X方向裂缝

本 科 毕 业 设 计

1) 计算荷载效应

Mx = 表中系数(ｑgk+ψｑqk)×Lo2

第 48 页 共 71 页

= (0.0380+0.0062×0.200)×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 4.155 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =4.155×106/(0.87×130×314) =117.001N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×117.001) =-0.017

因为ψ=-0.017 < 0.2,所以让ψ=0.2 7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160 =6

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8 9) 计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.200×117.001/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100)

本 科 毕 业 设 计

=0.0227mm ≤ 0.30, 满足规范要求 (2).跨中Y方向裂缝 1) 计算荷载效应

My = 表中系数(ｑgk+ψｑqk)×Lo2

第 49 页 共 71 页

= (0.0062+0.0380×0.200)×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 1.463 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =1.463×106/(0.87×130×314) =41.193N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×41.193) =-2.072

因为ψ=-2.072 < 0.2,所以让ψ=0.2 7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160 =6

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8 9) 计算最大裂缝宽度

本 科 毕 业 设 计

第 50 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.200×41.193/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100) =0.0080mm ≤ 0.30, 满足规范要求 (3).支座上方向裂缝 1) 计算荷载效应

Moy = 表中系数((ｑgk+ψｑqk)×Lo2) = 0.0571×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 6.053 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =6.053×106/(0.87×130×314) =170.453N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×170.453) =0.334

7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160 =6

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8

本 科 毕 业 设 计

9) 计算最大裂缝宽度

第 51 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.334×170.453/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100) =0.0551mm ≤ 0.30, 满足规范要求 (4).支座下方向裂缝 1) 计算荷载效应

Moy = 表中系数(ｑgk+ψｑqk)×Lo2 = 0.0571×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 6.053 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =6.053×106/(0.87×130×314) =170.453N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×170.453) =0.334

7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160 =6

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

本 科 毕 业 设 计

deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8 9) 计算最大裂缝宽度

第 52 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.334×170.453/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100) =0.0551mm ≤ 0.30, 满足规范要求 (5).支座左方向裂缝 1) 计算荷载效应

Mox = 表中系数(ｑgk+ψｑqk)×Lo2 = 0.0808×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 8.562 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =8.562×106/(0.87×130×314) =241.085N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×241.085) =0.558

7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160 =6

本 科 毕 业 设 计

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8 9) 计算最大裂缝宽度

第 53 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.558×241.085/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100) =0.1304mm ≤ 0.30, 满足规范要求 (6).支座右方向裂缝 1) 计算荷载效应

Mox = 表中系数(ｑgk+ψｑqk)×Lo2 = 0.0808×(4.970+1.00×2.000)×3.92 = 8.562 KN.m

2) 带肋钢筋,所以取值vi=1.0 3) 因为C < 20，所以取C = 20

4) 计算按荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsq=Mq/(0.87×ho×As) 混规(7.1.4-3) =8.562×106/(0.87×130×314) =241.085N/mm

5) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积，Ate=0.5×b×h=0.5×1000×150=75000 mm2 ρte=As/Ate 混规(7.1.2-4) =314/75000 = 0.0042

因为ρte=0.0042 < 0.01,所以让ρte=0.01 6) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2-2) =1.1-0.65×2.010/(0.0100×241.085) =0.558

7) 计算单位面积钢筋根数n n=1000/dist = 1000/160

本 科 毕 业 设 计

=6

8) 计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq deq= (∑ni×di2)/(∑ni×vi×di) =6×8×8/(6×1.0×8)=8 9) 计算最大裂缝宽度

第 54 页 共 71 页

ωmax=αcr×ψ×σsq/Es×(1.9×C+0.08×Deq/ρte) (混规(7.1.2-1) =1.9×0.558×241.085/2.0×105×(1.9×20+0.08×8/0.0100) =0.1304mm ≤ 0.30, 满足规范要求

10 板式楼梯计算

1、基本资料：

(1).依据规范：

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

(2).几何参数：

楼梯净跨: L1 = 3240 mm 梯板厚: t = 200 mm

楼梯高度: H = 1950 mm 踏步数: n = 13(阶)

本 科 毕 业 设 计

上平台楼梯梁宽度: b1 = 300 mm 下平台楼梯梁宽度: b2 = 300 mm

第 55 页 共 71 页

(3).荷载标准值：

可变荷载：q = 2.50kN/m2 栏杆荷载：qf = 0.20kN/m 永久荷载分项系数: γG = 1.20 准永久值系数: ψq = 0.50

可变荷载分项系数: γQ = 1.40

面层荷载：qm = 1.70kN/m2

(4).材料信息：

混凝土强度等级: C30 ft = 1.43 N/mm2 ftk = 2.01 N/mm2

fc = 14.30 N/mm2 Rc=25.0 kN/m3 Ec = 3.00×104 N/mm2

fy = 360 N/mm2

钢筋强度等级: HRB400 Es = 2.00×105 N/mm2

保护层厚度：c = 20.0 mm Rs=20 kN/m3

受拉区纵向钢筋类别：光面钢筋

梯段板纵筋合力点至近边距离：as = 25.00 mm 支座负筋系数：α = 0.25

2、计算过程：

(1). 楼梯几何参数：

踏步高度：h = 0.1500 m 踏步宽度：b = 0.2700 m

计算跨度：L0 = L1＋(b1＋b2)/2 = 3.24＋(0.30＋0.30)/2 = 3.54 m 梯段板与水平方向夹角余弦值：cosα = 0.874

（2). 荷载计算( 取 B = 1m 宽板带)： 1) 梯段板：

面层：gkm = (B＋B×h/b)×qm = (1＋1×0.15/0.27)×1.70 = 2.64 kN/m 自重：gkt = Rc×B×(t/cosα＋h/2) = 25×1×(0.20/0.874＋0.15/2) = 7.59

kN/m

抹灰：gks = RS×B×c/cosα = 20×1×0.02/0.874 = 0.46 kN/m

本 科 毕 业 设 计

恒荷控制：

第 56 页 共 71 页

恒荷标准值：Pk = gkm＋gkt＋gks＋qf = 2.64＋7.59＋0.46＋0.20 = 10.90 kN/m

Pn(G) = 1.35×Pk＋γQ×0.7×B×q = 1.35×10.90＋1.40×0.7×1×2.50 =

17.16 kN/m

活荷控制：Pn(L) = γG×Pk＋γQ×B×q = 1.20×10.90＋1.40×1×2.50 =

16.58 kN/m

荷载设计值：Pn = max{ Pn(G) , Pn(L) } = 17.16 kN/m

3. 正截面受弯承载力计算：

左端支座反力: Rl = 30.37 kN 右端支座反力: Rr = 30.37 kN

最大弯矩截面距左支座的距离: Lmax = 1.77 m 最大弯矩截面距左边弯折处的距离: x = 1.77 m Mmax = Rl×Lmax－Pn×x2/2

= 30.37×1.77－17.16×1.772/2 = 26.88 kN·m

配筋率：ρ= 0.002518

相对受压区高度：ζ= 0.063391

纵筋(1号)计算面积：As = 440.66 mm2

支座负筋(2、3号)计算面积：As'=α×As = 0.25×440.66 = 110.16 mm2

3、计算结果：(为每米宽板带的配筋)

(1）号钢筋计算结果(跨中)

计算面积As：440.66 mm2 采用方案：

10@120

实配面积： 654 mm2

(2)2/3号钢筋计算结果(支座)

计算面积As'：110.16 mm2 采用方案：

12@200

实配面积： 565 mm2

(3)4号钢筋计算结果

采用方案：

6@200

本 科 毕 业 设 计

实配面积： 141 mm2

4、跨中挠度计算:

Mk -------- 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq -------- 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值 （1）.计算标准组合弯距值Mk:

Mk = Mgk+Mqk

= (qgk + qqk)×L02/8 = (10.90 + 2.500)×3.542/8 = 20.985 kN.m

第 57 页 共 71 页

(2）.计算永久组合弯距值Mq:

Mq = Mgk+Mqk

= (qgk + ψq×qqk)×L02/8 = (10.90 + 0.50×2.500)×3.542/8 = 19.027 kN.m

(3).计算受弯构件的短期刚度 Bsk

1) 计算按荷载荷载效应的两种组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力 σsk = Mk/(0.87×h0×As) 混规(7.1.4-3) = 20.985×106/(0.87×175×654) = 210.597 N/mm

σsq = Mq/(0.87×h0×As) 混规(7.1.4-3) = 19.027×106/(0.87×175×654) = 190.947 N/mm

2) 计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 矩形截面积: Ate = 0.5×b×h = 0.5×1000×200= 100000 mm2 ρte = As/Ate 混规(7.1.2－5) = 654/100000 = 0.654%

3) 计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψk = 1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk) 混规(7.1.2－2)

本 科 毕 业 设 计

= 1.1-0.65×2.01/(0.654%×210.597) = 0.152

第 58 页 共 71 页

ψq = 1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2－2) = 1.1-0.65×2.01/(0.654%×190.947) = 0.055

因为ψk < 0.2，所以取ψk = 0.2 因为ψq < 0.2，所以取ψq = 0.2

4) 计算钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 αE αE = ES/EC

= 2.00×105/(3.00×104) = 6.667

5) 计算受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 γf 矩形截面，γf = 0 6) 计算纵向受拉钢筋配筋率ρ ρ = As/(b×h0) = 654/(1000×175) = 0.374%

7) 计算受弯构件的短期刚度 BS

Bsk = Es×As×h02/[1.15×ψk+0.2+6×αE×ρ/(1+ 3.5×γf)] 混规

(7.2.3-1)

= 2.00×105×654×1752/[1.15×0.200+0.2+6×6.667×0.374%/(1+3.5

×0.0)]

= 69.165×102 kN.m2

Bsq = Es×As×h02/[1.15×ψq+0.2+6×αE×ρ/(1+ 3.5×γf)] 混规

(7.2.3-1)

= 2.00×105×654×1752/[1.15×0.200+0.2+6×6.667×0.374%/(1+3.5

×0.0)]

= 69.165×102 kN.m2

(4).计算受弯构件的长期刚度B

本 科 毕 业 设 计

当ρ`=0时，θ=2.0 混规(7.2.5) 2) 计算受弯构件的长期刚度 B

第 59 页 共 71 页

1) 确定考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ

Bk = Mk/(Mq×(θ-1)+Mk)×Bsk 混规(7.2.2-1) = 20.985/(19.027×(2.0-1)+20.985)×69.165×102 = 36.275×102 kN.m2 Bq = Bsq/θ 混规(7.2.2-2) = 69.165/2.000×102 = 34.583×102 kN.m2 B = min(Bk,Bq) = min(36.275,34.583 = 34.583×102 kN.m2

（5).计算受弯构件挠度

fmaxk = 5×(qgk+qqk)×L04/(384×Bk)

= 5×(10.90+2.500)×3.544/(384×34.583×102) = 7.921 mm

（6）.验算挠度

挠度限值f0=L0/200=3.54/200=17.700 mm fmax=7.921mm≤f0=17.700mm，满足规范要求!

5、裂缝宽度验算:

（1）.计算准永久组合弯距值Mq:

Mq = Mgk+ψMqk

= (qgk + ψqqk)×L02/8

= (10.90 + 0.50×2.500)×3.542/8 = 19.027 kN.m

（2）.光面钢筋,所以取值Vi=0.7 （3）.C = 20

（4）.计算按荷载荷载效应的准永久组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsq = Mq/(0.87×h0×As) 混规(7.1.4－3)

本 科 毕 业 设 计

= 19.027×106/(0.87×175.00×654) = 190.947 N/mm

第 60 页 共 71 页

（5）.计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积: Ate = 0.5×b×h = 0.5×1000×200= 100000 mm2 ρte = As/Ate 混规(7.1.2－5) = 654/100000 = 0.654%

因为ρte < 1.000%，所以取ρte = 1.000%

（6）.计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ = 1.1-0.65×ftk/(ρte×σsq) 混规(7.1.2－2) = 1.1-0.65×2.01/(1.000%×190.947) = 0.416

（7）.计算单位面积钢筋根数n

n = 1000/s = 1000/120 = 8

（8）.计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq= (∑ni×di2)/(∑ni×Vi×di) = 8×102/(8×0.7×10) = 14

（9）计算最大裂缝宽度

ωmax =αcr×ψ×σsq/ES×(1.9×C+0.08×deq/ρte) 混规(7.1.2－1) = 1.9×0.416×190.947/2.0×105×(1.9×20+0.08×14/1.000%) = 0.1131 mm

≤ 0.40 mm,满足规范要求

本 科 毕 业 设 计

11 基础配筋计算

第 61 页 共 71 页

1、设计依据

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011) 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

2、计算信息 构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸

（1）. 几何参数 矩形柱宽

bc=650mm 矩形柱高 基础端部高度 h1=400mm 基础根部高度 h2=400mm 基础长度 B1=2100mm B2=2100mm

基础宽度

A1=2100mm

A2=2100mm

(2）. 材料信息 基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2

柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2

钢筋级别:

HRB400 fy=360N/mm2

hc=650mm

fc_b=14.3N/mm2

fc_c=14.3N/mm2

本 科 毕 业 设 计

(3). 计算信息

结构重要性系数: 基础埋深:

γo=1.0

第 62 页 共 71 页

dh=1.800m

as=40mm γ=20.000kN/m3

纵筋合力点至近边距离:

基础及其上覆土的平均容重: 最小配筋率:

ρmin=0.200%

(4). 作用在基础顶部荷载标准值

Fgk=2454.000kN

Fqk=444.000kN

Mgxk=26.000kN×m Mqxk=2.000kN.m Mgyk=47.000kN×m Mqyk=7.000kN.m Vgxk=48.000kN Vgyk=28.000kN

Vqxk=4.000kN Vqyk=4.000kN

永久荷载分项系数rg=1.20 可变荷载分项系数rq=1.40

Fk=Fgk+Fqk=2454.000+444.000=2898.000kN Mxk=Mgxk+Fgk×(B2-B1)/2+Mqxk+Fqk×(B2-B1)/2

=26.000+2454.000×(2.100-2.100)/2+2.000+444.000×(2.100-2.100)/2 =28.000kN.m

Myk=Mgyk+Fgk×(A2-A1)/2+Mqyk+Fqk×(A2-A1)/2

=47.000+2454.000×(2.100-2.100)/2+7.000+444.000×(2.100-2.100)/2 =54.000kN.m

Vxk=Vgxk+Vqxk=48.000+4.000=52.000kN Vyk=Vgyk+Vqyk=28.000+4.000=32.000kN

F1=rg×Fgk+rq×Fqk=1.20×2454.000+1.40×444.000=3566.400kN Mx1=rg×(Mgxk+Fgk×(B2-B1)/2)+rq×(Mqxk+Fqk×(B2-B1)/2)

=1.20×(26.000+2454.000×(2.100-2.100)/2)+1.40×(2.000+444.000×

(2.100-2.100)/2)

=34.000kN.m

My1=rg×(Mgyk+Fgk×(A2-A1)/2)+rq×(Mqyk+Fqk×(A2-A1)/2)

本 科 毕 业 设 计

(2.100-2.100)/2)

=66.200kN.m

第 63 页 共 71 页

=1.20×(47.000+2454.000×(2.100-2.100)/2)+1.40×(7.000+444.000×

Vx1=rg×Vgxk+rq×Vqxk=1.20×48.000+1.40×4.000=63.200kN Vy1=rg×Vgyk+rq×Vqyk=1.20×28.000+1.40×4.000=39.200kN F2=1.35×Fk=1.35×2898.000=3912.300kN Mx2=1.35×Mxk=1.35×28.000=37.800kN.m My2=1.35×Myk=1.35×54.000=72.900kN.m Vx2=1.35×Vxk=1.35×52.000=70.200kN Vy2=1.35×Vyk=1.35×32.000=43.200kN

F=max(|F1|,|F2|)=max(|3566.400|,|3912.300|)=3912.300kN Mx=max(|Mx1|,|Mx2|)=max(|34.000|,|37.800|)=37.800kN.m My=max(|My1|,|My2|)=max(|66.200|,|72.900|)=72.900kN.m Vx=max(|Vx1|,|Vx2|)=max(|63.200|,|70.200|)=70.200kN Vy=max(|Vy1|,|Vy2|)=max(|39.200|,|43.200|)=43.200kN

(5). 修正后的地基承载力特征值

fa=156.000kPa

3、计算参数

1. 基础总长 Bx=B1+B2=2.100+2.100=4.200m 2. 基础总宽 By=A1+A2=2.100+2.100=4.200m 3. 基础总高 H=h1+h2=0.400+0.400=0.800m

4. 底板配筋计算高度 ho=h1+h2-as=0.400+0.400-0.040=0.760m 5. 基础底面积 A=Bx×By=4.200×4.200=17.640m2

6. Gk=γ×Bx×By×dh=20.000×4.200×4.200×1.800=635.040kN

G=1.35×Gk=1.35×635.040=857.304kN

4、计算作用在基础底部弯矩值

Mdxk=Mxk-Vyk×H=28.000-32.000×0.800=2.400kN.m Mdyk=Myk+Vxk×H=54.000+52.000×0.800=95.600kN.m Mdx=Mx-Vy×H=37.800-43.200×0.800=3.240kN.m

本 科 毕 业 设 计

Mdy=My+Vx×H=72.900+70.200×0.800=129.060kN.m 5、验算地基承载力

（1). 验算轴心荷载作用下地基承载力

第 64 页 共 71 页

pk=(Fk+Gk)/A=(2898.000+635.040)/17.640=200.286kPa 【①

5.2.1-2】

因γo×pk=1.0×200.286=200.286kPa>fa=156.000kPa 轴心荷载作用下地基承载力不满足要求

（2). 验算偏心荷载作用下的地基承载力

exk=Mdyk/(Fk+Gk)=95.600/(2898.000+635.040)=0.027m 因 |exk|≤Bx/6=0.700m

x方向小偏心,

由公式【①5.2.2-2】和【①5.2.2-3】推导 Pkmax_x=(Fk+Gk)/A+6×|Mdyk|/(Bx2×By)

=(2898.000+635.040)/17.640+6×|95.600|/(4.2002×4.200) =208.028kPa

Pkmin_x=(Fk+Gk)/A-6×|Mdyk|/(Bx2×By)

=(2898.000+635.040)/17.640-6×|95.600|/(4.2002×4.200) =192.544kPa

eyk=Mdxk/(Fk+Gk)=2.400/(2898.000+635.040)=0.001m 因 |eyk|≤By/6=0.700m

y方向小偏心

Pkmax_y=(Fk+Gk)/A+6×|Mdxk|/(By2×Bx)

=(2898.000+635.040)/17.640+6×|2.400|/(4.2002×4.200) =200.480kPa

Pkmin_y=(Fk+Gk)/A-6×|Mdxk|/(By2×Bx)

=(2898.000+635.040)/17.640-6×|2.400|/(4.2002×4.200) =200.091kPa

（3）. 确定基础底面反力设计值

Pkmax=(Pkmax_x-pk)+(Pkmax_y-pk)+pk

=(208.028-200.286)+(200.480-200.286)+200.286 =208.222kPa

本 科 毕 业 设 计

偏心荷载作用下地基承载力不满足要求

第 65 页 共 71 页

γo×Pkmax=1.0×208.222=208.222kPa>1.2×fa=1.2×156.000=187.200kPa

6、基础冲切验算

（1）. 计算基础底面反力设计值

1） 计算x方向基础底面反力设计值

ex=Mdy/(F+G)=129.060/(3912.300+857.304)=0.027m 因 ex≤Bx/6.0=0.700m x方向小偏心 Pmax_x=(F+G)/A+6×|Mdy|/(Bx2×By)

=(3912.300+857.304)/17.640+6×|129.060|/(4.2002×4.200) =280.838kPa

Pmin_x=(F+G)/A-6×|Mdy|/(Bx2×By)

=(3912.300+857.304)/17.640-6×|129.060|/(4.2002×4.200) =259.934kPa

2)计算y方向基础底面反力设计值

ey=Mdx/(F+G)=3.240/(3912.300+857.304)=0.001m 因 ey≤By/6=0.700 y方向小偏心 Pmax_y=(F+G)/A+6×|Mdx|/(By2×Bx)

=(3912.300+857.304)/17.640+6×|3.240|/(4.2002×4.200) =270.648kPa

Pmin_y=(F+G)/A-6×|Mdx|/(By2×Bx)

=(3912.300+857.304)/17.640-6×|3.240|/(4.2002×4.200) =270.123kPa

3) 因 Mdx≠0 Mdy≠0

Pmax=Pmax_x+Pmax_y-(F+G)/A

=280.838+270.648-(3912.300+857.304)/17.640 =281.100kPa

4) 计算地基净反力极值

Pjmax=Pmax-G/A=281.100-857.304/17.640=232.500kPa Pjmax_x=Pmax_x-G/A=280.838-857.304/17.640=232.238kPa

本 科 毕 业 设 计

(2). 柱对基础的冲切验算

（1） 因 (H≤800) βhp=1.0 （2）x方向柱对基础的冲切验算

x冲切面积 Alx=max((A1-hc/2-ho)×(bc+2×

第 66 页 共 71 页

Pjmax_y=Pmax_y-G/A=270.648-857.304/17.640=222.048kPa

ho)+(A1-hc/2-ho)2,(A2-hc/2-ho)×(bc+2×ho)+(A2-hc/2-ho)2

=max((2.100-0.650/2-0.760)×(0.650+2×

0.760)+(2.100-0.650/2-0.760)2,(2.100-0.650/2-0.760)×(0.650+2×0.760)+(2.100-0.650/2-0.760)2)

=max(3.233,3.233) =3.233m2

x冲切截面上的地基净反力设计值 Flx=Alx×Pjmax=3.233×

232.500=751.620kN

γo×Flx=1.0×751.620=751.62kN

因 γo×Flx≤0.7×βhp×ft_b×bm×ho (6.5.5-1)

=0.7×1.000×1.43×1410×760

=1072.67kN

x方向柱对基础的冲切满足规范要求

（3） y方向柱对基础的冲切验算

y冲切面积 Aly=max((B1-bc/2-ho)×(hc+2×

ho)+(B1-bc/2-ho)2,(B2-bc/2-ho)×(hc+2×ho)+(B2-bc/2-ho)2)

=max((2.100-0.650/2-0.760)×(0.650+2×

0.760)+(2.100-0.650-0.760)2/2,(2.100-0.650/2-0.760)×(0.650+2×0.760)+(2.100-0.650-0.760)2/2)

=max(3.233,3.233) =3.233m2

y冲切截面上的地基净反力设计值 Fly=Aly×Pjmax=3.233×

232.500=751.620kN

γo×Fly=1.0×751.620=751.62kN

本 科 毕 业 设 计

=0.7×1.000×1.43×1410.000×760 =1072.67kN

第 67 页 共 71 页

因γo×Fly≤0.7×βhp×ft_b×am×ho (6.5.5-1)

y方向柱对基础的冲切满足规范要求

7、柱下基础的局部受压验算

因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱下扩展

基础顶面的局部受压承载力。 8、基础受弯计算

双向受弯

因 ex ≤Bx/6=0.700m x方向小偏心 a=(Bx-bc)/2=(4.200-0.650)/2=1.775m Pj1=(Bx-a)×(Pmax_x-Pmin_x)/Bx+Pmin_x-G/A

=(4.200-1.775)×(280.838-259.934)/4.200+259.934-857.304/17.640 =223.403kPa

因ey ≤By/6=0.700m y方向小偏心 a=(By-hc)/2=(4.200-0.650)/2=1.775m Pj2=(By-a)×(Pmax_y-Pmin_y)/By+Pmin_y-G/A

=(4.200-1.775)×(270.648-270.123)/4.200+270.123-857.304/17.640 =221.826kPa βx=1.024 βy=1.024

MI=1/48×βx×(Bx-bc)2×(2×By+hc)×(Pj1+Pjmax_x)

=1/48×1.024×(4.200-0.650)2×(2×4.200+0.650)×(223.403+232.238) =1109.12kN.m

MII=1/48×βy×(By-hc)2×(2×Bx+bc)×(Pj2+Pjmax_y)

=1/48×1.024×(4.200-0.650)2×(2×4.200+0.650)×(221.826+222.048) =1080.48kN.m

9、计算配筋

(1). 计算基础底板x方向钢筋

本 科 毕 业 设 计

Asx=γo×MI/(0.9×ho×fy)

=1.0×1109.12×106/(0.9×760.000×360) =4504.2mm2

Asx1=Asx/By=4504.2/4.200=1072mm2/m Asx1=max(Asx1, ρmin×H×1000)

=max(1072, 0.200%×800×1000) =1600mm2/m

16@130, 实配面积为1608mm2/m。

第 68 页 共 71 页

选择钢筋

(2). 计算基础底板y方向钢筋

Asy=γo×MII/(0.9×ho×fy)

=1.0×1080.48×106/(0.9×760.000×360) =4387.9mm2

Asy1=Asy/Bx=4387.9/4.200=1045mm2/m Asy1=max(Asy1, ρmin×H×1000)

=max(1045, 0.200%×800×1000) =1600mm2/m

16@130, 实配面积为1608mm2/m。

选择钢筋

本 科 毕 业 设 计

结 论

第 69 页 共 71 页

通过此次学校安排的毕业设计，我学到了很多，懂得了很多。在这次毕业设计中，我遇到了很多问题，通过老师的帮助我得以解决，对我以后的工作生活至关重要。

在以往的学习中，面对最多的就是单方面的计算，也有一些略带综合性的课程设计课程，但是都无法与这次毕业设计相提并论。此次毕业设计，综合了几年大学生活中，所有学到的知识。

在初次看到毕业设计任务书的时候，当时的心情只有一个，该如何下手，面对的是一个完整地教学楼设计，综合性非常强，选择进行的入楼至关重要。老师知道我们是初次见到如此大的工程，提前给我们安排了一个讲解会议，通过老师的讲解，找到了入手点。

通过此次毕业设计，掌握了结构设计的内容、步骤、和方法，全面了解设计的全过程；培养正确、熟练的结构方案、结构设计计算、构造处理及绘制结构施工图的能力；培养我们在建筑工程设计中的配合意识；培养正确、熟练运用规范、手册、标准图集及参考书的能力；通过实际工程训练，建立功能设计、施工、经济全面协调的思想，进一步建立建筑、结构工程师的责任意识。

本 科 毕 业 设 计

致 谢

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毕业设计接近尾声，学生生活也即将结束。回想起自己的大学盛生活，感触颇多。在这几年的生活中，我遇到了很多人，有老师，有同学，不管是在生活方面，还是在学习方面，这些人都对我有很大的帮助。在此即将离校之际，我想深深地向我的老师，我的同学表达我最真诚的谢意！

在此次毕业设计期间，正因为有了老师和同学的帮助和支持，我才得以把一个系统的、从来没有上手的课题，圆满地完成。从中我学到了很多知识，然而我从中也学到了，很多做人做事的道理，为我以后的工作和生活打下了一个良好的基础。

在此，我首先要感谢的就是我的指导老师，在这个复杂的毕业设计过程当中，我遇到了太多太多的问题，有大的问题，也有小的问题，有些问题也许很幼稚，但是每个问题，不管是什么样的，我的老师都会细心地给我讲清楚，我真的太感谢我的指导老师了！

最重要的我还要深深地感谢我的父母，他们为我默默操劳支持我读完了大学，不管家里有什么困难，都从来没有让我分过心，他们只是自己默默的来承担。 在此我想深深地对我的父母说一声：爸妈您们辛苦了，我长大了，以后我来养您们，不让您们在操心受累了！

在此，再次深深地感谢我的母校和老师们。

致谢人：刘彦泽

本 科 毕 业 设 计

参考文献

1. 《总图制图标准》 GB/T50103-2010 2. 《自承重砌体墙技术规程》CECS281:2010

第 71 页 共 71 页

3. 《建筑外墙防水工程技术规程》JGJ/T235-2011 4. 《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008 5. 《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008 6. 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 7. 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010 8. 《砌体结构设计规范》 GB 50003-2012 9. 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011 10. 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010