毕业设计手算计算书基本步骤模板

2建筑设计2.1建筑方案的比选与确定根据毕业设计任务书的要求，在参观了一些办公大楼的基础上，我先后做出了三个方案，经过初选，摈弃方案三，现将方案一与方案二做一比较，以此确定最终的建筑设计方案。2.1.1建筑功能比较由于此保险公司办公楼要求有营业大厅，故可以采用两种方式，一种是将营业大厅单独设置在一边，即采用裙楼的方式，主楼办公区6层，裙楼2层，这样功能划分明确，且建筑物有错落感，外形美观，但结构布置和计算麻烦些；另一种则用对称的柱网，一楼设置营业大厅，与办公区2－6层的布置不同，这样主要的问题就是底层的功能划分了，考虑方便，美观，防火等，此方案绘图和计算相对容易些，考虑到是初次设计完整的一栋框架结构，主要目的是掌握思想方法，故采用方案2，柱网完全采用对称布置。关于底层平面的布置的问题又有如下两种方案：方案一建筑底层平面布置完全对称，这样有利于引导人流，且外形较好，里面效果好，现浇整体布局较为紧凑，便于设计计算和施工；由于底层有大型的营业大厅，而且要求与办公区隔离，该方案楼梯布置比较困难，若分两边布置，则使建筑无门厅主楼梯，不利于交通组织，将其因为对称布局带来的优势丧失，且将对电梯的布置带来问题；若于中门厅处布置一部主楼梯，则为了防火需要（以防形成“袋形走廊”），要在建筑两侧加设防火楼梯与防火出口，造成不经济，且将楼梯置于建筑两头不利于抗震设计。方案二建筑底层平面非对称布置，可能导致交通组织不明确，但在设置两个入口后问题得到解决，营业大厅不布置在中间，而是放在最右边，有其单独的入口，中间用一道门即可与办公区的门厅隔离，达到设计要求。该方案楼梯布置较为合理，于门厅布置主楼梯一部，通向楼顶，设置防火卷门，即起到消防楼梯的作用，引导人流且同两部电梯配合得当；于厕所边布置楼梯一部，可以协助主楼梯分散人流，服务与办公区的人员；此方案会导致柱的偏心受力情况较多，结构布置时稍麻烦。2.1.2结构布置比较方案一：采用内廊式，纵向承重方案，在纵向布置框架承重梁，在横向布置联系梁。楼面荷载由纵向梁传至柱子，横向梁的高度较小，有利于设备管线的穿行；在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较大的室内净高；当地基土的物理力学性能在房屋纵向有明显差异时，可利用纵向框架的刚度来调整建筑物的不均匀沉降。但纵向框架承重的缺点是建筑物的抗侧抗度较差，进深尺寸受到限制。方案二：也采用内廊式，用横向承重方案，楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置联系梁，有利于提高建筑物的抗侧抗度。而纵向框架则一般只按构造布置联系梁，也利于建筑物的采光和通风。通过建筑、结构两方面的比较，认定：方案一平面对称布置，但是建筑功能满足较差，特别是楼梯这个生命通道设置较为不合理；方案二虽然平面布置非对称，但是除底层稍复杂外，建筑功能满足较好，各个建筑组成搭配合理。所以，选择方案二为最终建筑方案！2.2建筑设计2.2.1建筑平面设计建筑平面设计主要应考虑建筑物的功能要求，力求建筑物的美观大方，同时兼顾结构平面布置尽量规则合理和抗震要求，以便于结构设计。综合考虑建筑和结构设计的要求，初步拟定内廊式平面框架形式。对于平面布置作如下几点说明：1、为了满足不同类型的房间对使用面积的要求，同时考虑结构的受力合理性及柱网的经济尺寸，本设计柱网基本上采用6.6×8.4m，局部地方采用小一级柱网尺寸；2、走廊宽度根据本设计要求取轴线宽度3.0m，主要人流通道为位于大楼中部的两部电梯和主楼梯。为了满足防火要求，在大楼的一侧增设了另一部楼梯。2.2.2建筑立面设计结合平面设计中框架柱的布置，立面上主要采用横向划分，外墙（包括玻璃幕墙）将柱完全内包。外观上显得平整，稳重；同时，考虑到框架结构的优点，柱间多用窗少用墙，使窗与柱及窗间墙之间形成了有节奏的虚实对比，显得明快、活泼，同时也得到了良好的采光效果。大门正中间，使整个建筑物显得美观大方。大门采用钢化玻璃门，使整个大门显得现代，门厅空间显得通透；悬挂式雨蓬的运用，和大门的设置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流导向的作用。屋顶檐口采用自主设计的斜板式檐口（上挂装饰瓦），使屋顶美观又不失大方。3结构选型及布置3.1楼层结构平面布置本次设计采用全现浇钢筋混凝土框架结构，结构平面布置简图见附图（请打印各层结构布置图）。本次毕业设计结构计算要求手算一榀框架。针对本办公楼的建筑施工图纸，选择第三榀横向框架为手算对象。本计算书除特别说明外，所有计算、选型、材料、图纸均为第三榀框架数据。梁、柱、板的选择如下：1、梁的有关尺寸（此例为高层建筑，且一榀框架负荷范围为8.4米，所以其梁柱截面尺寸选择均比较大，我们做设计时要根据实际情况处理，如果为多层或小开间框架，其截面尺寸应取小一些，尤其是梁截面宽度，像600的高度以250的梁高比较适宜。注意：两高必须要大于或等于其上墙体的宽度）（1）横向框架梁：边跨：取h=600mm,底层b=350mm其他层b=300mm中跨（楼道）：取,其他层b=300mm（2）纵向框架梁：柱距均为，则取。2、柱的选择根据梁的截面选择及有关屋面、楼面的做法，可初略确定柱的尺寸为底层其他层的方柱。经验算可满足有关轴压比的要求。3、板的选择采用全现浇板，在部分跨度较大处加设次梁；可根据荷载以及梁的尺寸确定板的厚度为。3.2楼梯结构布置采用板式楼梯。具体情况见第六章楼梯设计及楼梯结构布置图。3.3基础平面布置本次设计采用筏板基础，具体的尺寸及配筋将由第七章的基础设计确定。4③号轴线框架计算4.1计算任务计算作用于③轴线的恒载、活载、风荷载（地震作用：手算要求按6度设防，若本人自愿，可按7度抗震设防进行抗震计算，以下黄底部分均为抗震计算）以及由这些荷载引起的各层梁、柱的内力。恒载、活载作用下梁端弯矩计算要求采用（本实例选用弯矩两次分配法，也可选用迭代法、分层法、系数法等，可个人自定，这些方法均为近似计算方法，选用时请注意各自的适用条件）；风载作用下的内力计算要求采用D值法；地震作用要求采用底部剪力法。4.2计算简图的确定该房屋主体结构共8层，一、二层层高4.5m，二到八层层高3.6m。取柱的形心线作为框架柱的轴线，梁的轴线取至板底，该框架结构的计算简图如图3.1所示。屋盖和楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚度取120mm。梁截面高度按跨度的估算，而且梁的截面尺寸应满足承载力、刚度以及延性的要求。梁截面宽度可取梁高，同时不宜小于柱宽，且不应小于250mm。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式计算：式中：N为柱组合的轴压力设计值；F为按简支状态计算的柱的负载面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取12KN/；为考虑地震作用组合后柱的轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25；n为验算截面以上的楼层层数。由于该框架结构抗震等级为二级，其轴压比限值＝0.8。由图3.1可知：边柱及中柱的负载面积分别为，。图4.1框架结构计算简图1、梁的截面计算（1）横向框架梁：边跨：，取；中跨（楼道）：，取。（2）纵向框架梁：柱距为，则取。2、柱截面计算边柱：中柱：如果柱的截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为509mm和600mm。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱的截面尺寸取值如下：其他层,底层。4.3荷载计算4.3.1自重计算（此处必须与建筑施工图的构造做法一致）1、屋面及楼面永久荷载标准值（1）屋面（上人）：30厚细石混凝土保护层三毡四油防水层20厚水泥砂浆找平层平均150厚水泥蛭石保温层（兼做找坡）120厚钢筋混凝土板V型轻钢龙骨吊顶小计：（2）1-7层楼面：缸砖楼面（包括水泥粗砂打底）120厚钢筋混凝土V型轻钢龙骨吊顶小计：2、梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算（荷载计算依据个人习惯进行即可，无一定模式，以不漏荷载为准，可以适当的采取简化措施）梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，其计算过程详见表3.1。表3.1梁、柱重力荷载标准值构件边横梁0.250.48251.053.1506.00020378803.25中横梁0.250.48251.053.1502.1001066.15纵梁0.250.38251.052.4943.60040359.110层柱0.600.60251.109.904.500144.55383.133～9层柱0.600.60251.109.903.6007249.481～2层柱0.600.60251.109.904.500289.1表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；n表示构件数量；g表示单位长度构件的重力荷载；梁的长度取净长；柱长度取层高。仅对第③轴线的横向框架进行计算，计算单元宽度为8.4m。因板的自重已计入楼面（屋面）的恒荷载之中，故计算梁的自重时梁的截面高度应取梁的原高度减去板厚。外墙体为360mm厚粉煤灰（），外墙面贴瓷砖（，包括水泥砂浆打底，共厚），内墙面为水泥粉刷墙面（厚，水泥粗砂）。则外墙单位墙面的重力荷载为：内墙体为厚粉煤灰（），两侧均为水泥粉刷墙面（厚，水泥粗砂），则内墙单位墙面的重力荷载为：木门单位面积重力荷载为铝合金窗单位面积荷载为4.3.2恒载计算取③号轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为4.2m，如图3.2所示。图3.2横向框架计算单元图3.3双向板导荷示意图直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于顶层纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在该层框架节点上还有集中力矩的作用。各梁上作用的恒载如图3.4所示。图3.4各梁上作用的恒载计算图该图中：、分别代表横梁自重，为均布荷载形式,、分别代表各板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。由图3.2中的几何关系可得：1、对于屋面梁：集中力矩：2、对于第2-7层框架梁：、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载：包括梁自重、楼板重、外墙等地重力荷载。集中力矩：3、对于第1层框架梁：包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其荷载计算方法同上。集中力矩：表4.2横向框架恒载汇总表层次84.7253.1523.01616.44210.65209.5231.631.432-717.6853.1521.08415.06259.24297.4528.944.62122.363.67521.08415.06307.36332.7153.7958.22恒载图如下所示：（注意：下图中由纵向框架梁传至框架柱的集中荷载，是采用标注实际作用位置的方式表达的，我们的习惯，可将其用一节点集中荷载和附加偏心弯矩表示，两种方式均可）图3.5恒载图（P：kN，q：kN/m，M：kNm）3.3.3活载计算1、屋面及楼面可变荷载标准值如下：武汉市屋面雪载标准值上人屋面均布活荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值（电梯间）电梯机房一般楼面（办公室、会议室等）均布活荷载标准值一般资料档案室均布活荷载标准值走廊、门厅、楼梯均布活荷载厕所、盥洗室2、活载计算、分别代表各板传给横梁的梯形活荷载和三角形活荷载，如图3.6所示。活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下：图3.6各梁上作用的活载计算图由图3.2中的几何关系可得：（1）对于屋面梁：集中力矩：同理在屋面雪荷载的作用下：集中力矩：（2）对于第2-7层框架梁：集中力矩：（3）对于第1层框架梁：；集中力矩：将以上计算结果汇总，得到表3.3。表3.3横向框架活载汇总表层次　　　　　　8　8.4（1.68）　6（1.2）　36.54（7.392）　57.24（11.532）　5.481（1.10）　8.586（1.73）　2-7　8.4　6　36.54　57.24　5.481　8.586　1　8.4　6　36.54　57.24　6.39　10.02活载图如下所示：图3.7活载图（P：kN，q：kN/m，M：kNm）3.3.4风荷载计算垂直于建筑物表面上的风荷载应按下式计算：基本风压由于该办公楼位于城市郊区，地面粗糙度为C类地区。迎风面，背风面。忽略梁的轴力，合并得。（绿底部分为高层框架计算内容）由于高宽比，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。高层建筑的脉动影响系数,由查表得:用经验公式估算结构的基本自振周期：C类地区要乘以0.62,脉动增大系数查表：因此，该结构的风振系数：仍取第3轴线横向框架计算，其负载宽度为8.4m。由此得到房屋高度的分布风荷载标准值为:根据各楼层标高处的高度可得风压高度变化系数，代入上式即可求得各楼层标高处的，详见表3.4。表3.4沿房屋高度分布风荷载标准值层次831.3311.0171.4854.865727.730.8850.9641.3784.514624.130.770.9061.2664.147520.530.6550.8481.1553.784416.930.540.7791.0323.381313.330.4250.740.9403.07929.730.3110.740.8862.90316.130.1960.740.8322.726框架结构分析时，应按静力等效原理将图的分布风荷载转化为节点集中荷载，如图所示。其计算过程如下：同理:图3.8（a）风荷载沿房屋高度的分布（单位：kN/m）图3.8（b）等效节点集中风荷载（单位：kN）3.3.5地震荷载1、基本资料该办公楼位于7度设防区，基本地震加速度为；Ⅱ类场地第一组，设计特征周期；多遇地震时，水平地震影响系数的最大值；结构的基本周期。2、底部剪力法的计算根据本工程的特点，对于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法。结构总水平地震作用：相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；，因此。结构等效总重力荷载，式中为集中于质点的重力荷载代表值。计算地震作用时，建筑物的重力荷载代表值应取结构和构配件的自重荷载标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合值系数如下：雪荷载：0.4屋面活荷载：不计入由表3.4+各层柱重，可以算得各层自重标准值：对于屋面：对于第2-7层：对于第1层：由表3.5可算得各层活荷载标准值，屋面只算雪荷载：对于屋面：对于第2-7层：对于第1层：将以上计算结果汇总，得到各层重力荷载代表值，详见表3.7。表3.5计算框架重力荷载代表值层次恒载活载81210.7654.438665.862-71698.22272.161284.0112186.6272.1616258.76图3.9结构水平地震作用计算简图上面已经给出的计算式：下面计算各个质点的地震作用：采用底部剪力法时，各个楼层可以仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值应按照下列公式确定：（如图3.9所示）式中为顶部作用附加系数，多层钢筋混凝土房屋，，因此。列表求解如下:表3.6底部剪力法计算地震荷载下的剪力层次　　　　　　一榀中831.338665.86271501.40.150842804.8744804.8744115.31727.7312840.13560560.197821055.5391860.413264.35624.1312840.1309831.60.172138918.50552778.919395.94520.5312840.1263607.30.146457781.4723560.391507.90416.9312840.1217382.90.120775644.43844204.829600.23313.3312840.1171158.50.095093507.40484712.234672.9229.7312840.1124934.20.069412370.37135082.606725.9816.1316258.7685428.170.047463253.25455335.86762.27框架水平地震作用以及层间剪力如图3.10所示。图3.10用底部剪力法计算的整栋建筑物水平地震作用和剪力图