健民食品厂L形楼建筑、结构设计土木工程毕业设计

前 言 近几年土木工程发展迅速，已走在世界的前端，随着经济的快速发展，人们对建筑安全、功能、美观等要求越来越高，为了贴近社会实际，着重考虑建筑物的安全性，我设计的办公楼采用的是一字行框架结构。作为一名学习土木工程专业的毕业生，应该对建筑结构设计的理念、步骤、具体过程有充分的了解，初步具备设计的能力，当然这要求必须具有扎实的理论知识。所以，毕业设计成为我们综合运用能力锻炼及理论知识巩固必不可少的一个重要环节。在大学四年的学习中，我们是从最基本的学起，女儿墙、泛水、散水等专业概念在我们的脑子里渐渐根深蒂固。直到现在大学里所有课程在我的脑子里形成了网络，我可以给各门课很好的定位，结构设计作为土木工程中一个重要的方面，它既体现基础，又涵盖了重点。作为一名设计人员，要求具备扎实的理论基础与丰富的实践经验，同时更要求设计人员有一颗强烈的责任心。本次毕业设计给了我一次锻炼的机会。通过这次毕业设计，我深刻体会到我们肩上即将要担负的重担，不仅如此，在设计的各个环节中，我更检查出了自己以前学习的不足，纠正了我以前理解有错误的地方，提高了我分析问题、解决问题、综合应用专业知识的能力。 由于我现在对专业知识以及设计的理解不够充分，设计能力有限，其中很多东西有提高，敬请老师批评斧正，以便我能进一步提高，在下次设计中做得更好。目录摘要5第一章 文献综述71.1平面构成71.2框架设计91.3基础设计91.4地下设计101.5变形缝设计10第二章 建筑与结构设计说明122.1 设计条件与设计目的122.2建筑设计规模、设计构想与说明122.3工程概况122.4建筑设计的一些心得体会132.5梁截面尺寸估计152.5.1各梁柱截面尺寸152.5.2结构计算简图162.5.3梁的自重162.5.4屋面、楼面自柱的自重172.5.5窗墙自重172.5.6屋面楼面荷载182.5.7屋面活荷载18第三章 重力荷载代表值计算193.1底层和标准层重力荷载只计算193.1.1梁柱重力荷载计算193.1.2内外填充墙自重的计算193.1.3楼板的恒载及活载的计算203.2顶层重力荷载代表值203.2.1梁、柱自重的计算203.2.2内外填充墙自重的计算213.2.3屋面板的恒载及活载的计算21第四章 横向水平荷载下框架结构计算234.1梁、柱线刚度的计算234.1.1梁线刚度计算234.1.2柱线刚度计算234.2横向框架侧移刚度计算254.3屋盖框架横向自震周期的计算264.4水平地震作用计算264.5框架抗震变形验算284.6地震作用下框架的内力分析29第五章 板的设计355.1屋盖设计355.1.1屋盖平面布置355.1.2屋盖荷载计算355.1.3屋盖板内力计算365.1.4屋面板配筋375.2楼盖设计385.2.1楼盖平面布置情况385.2.2楼盖荷载计算395.2.3楼盖板内力计算395.2.4楼面板配筋41第六章 次梁设计426.1初估次梁截面尺寸426.2初估柱截面尺寸426.3初估柱截面尺寸426.4屋面CL1次梁设计436.4.1屋面CL1次梁荷载计算436.4.2屋面CL1次梁计算简图446.4.3屋面CL1次梁内力计算446.4.4屋面CL1次梁承载力计算456.5楼面CL1次梁设计466.5.1楼面CL1次梁荷载计算466.5.2楼面CL1次梁计算简图476.5.3楼面CL1次梁内力计算476.5.4楼面CL1次梁承载力计算48第七章 楼梯设计507.1梯段板设计507.1.1荷载计算507.1.2截面设计517.2平台板设计517.2.1平台板荷载计算517.2.2截面设计527.3平台梁设计527.3.1平台梁荷载计算527.3.2截面设计53第八章 竖向荷载作用下框架内力分析548.1计算单元548.2荷载计算548.2.1恒荷载计算548.2.2活荷载计算568.3确定节点处各杆件的分配系数578.4恒荷载作用下的框架弯矩计算588.5梁端剪力及柱轴力计算：60第九章 框架内力组合649.1框架梁内力组合649.2框架柱内力组合68第十章 框架梁截面设计7110.1承载力抗震调整系数7110.2横向框架梁的正截面设计7110.2.1顶层框架梁正截面设计7110.2.2四层框架梁正截面设计7310.2.3三层框架梁正截面设计7410.2.4二层框架梁正截面设计7510.2.5底层框架梁正截面设计7610.3横向框架梁的斜截面设计7710.3.1顶层框架梁斜截面设计7810.3.2四层框架梁斜截面设计7910.3.3三层框架梁斜截面设计80 10.3.4二层框架梁斜截面设计8110.3.5底层框架梁斜截面设计82第十一章 框架柱截面设计8311.1承载力抗震调整系数8311.2框架柱正截面设计8311.3框架柱斜截面设计91第十二章 基础设计9612.1工程地质资料9612.2基础顶面内力组合值计算9612.2.1外柱基础内力(A柱)9612.2.2内柱基础内力(B柱)9812.3外柱基础的设计9812.3.1地基持力层的确定9812.3.2外柱(即A、D轴柱)独立基础设计9912.4内柱基础的设计10212.4.1地基持力层的确定10212.4.2内柱(即B、C轴柱)独立基础设计102外文翻译106一、原文106一、翻译116致谢122 摘要本工程为健民食品厂L形楼建筑、结构设计，采用钢筋混凝土现浇框架结构，主体为五层，底层和标准层层高4.2m,顶层层高3.6m，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为 II 类场地。基本雪压、基本风压可由建筑结构荷载规范GB50009-2012附录D确定。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进行了结构方案中横向框架第10轴抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的结果计算配筋并绘图。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。关键词：框架结构、抗震设计、建筑设计、结构设计Abstract This project for talents of huainan city center office building project, adopts the cast-in-place reinforced concrete frame structure, the main body of six layer, bottom layer is 4.2 m, other layers of 3.6 m high, the region seismic fortification intensity is 7 degrees, near earthquake and site category for class II site. Basic snow pressure, and the basic wind pressure can be made of load code for the design of building structures GB50009-2001 appendix D. Floor and roof adopts the cast-in-place reinforced concrete structure. The design and implement practical, safe, economic, beautiful design principle. According to the architectural design specification, seriously considering various influencing factors of design. According to the relationship of structure and building overall with details.The design of the main structure of the programme in the framework of ten horizontal axis seismic design.After determining the frame layout, the first conducted on behalf of the load between value calculation, then use vertex displacement method, from the earthquake cycle, then at the bottom of the shear calculation of horizontal seismic loads under size, then calculated the level of load structure under the action of internal force (bending moment, shearing force, the axial force).Then calculate the vertical load (dead load and live load) under the structure of internal forces, to identify the most disadvantaged group or several groups of endogenic force combination, select the most secure and reinforcement calculation of the results of drawing.The entire structure in the design process, strictly abide by the related specialized standard request, the reference correlation data and the related new national standards, to design each link carries on the synthesis comprehensive scientific considerations.In short, application, security, economic, user-friendly design is the principle.The design is reasonable and feasible construction organization plan is the important basis of construction site.Keywords: frame structure, seismic design, architectural design, structural design 第一章 文献综述 浅谈L形食品厂的建筑与结构设计满足建筑物的功能要求，为人们的生产和生活活动创造良好的环境是建筑设计的首要任务。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，从组合平面各部分面积的使用性质来分析，可分为使用部分和交通连系部分。使用部分是指主要使用活动和辅助使用的面积。交通联系部分是建筑物中各个房间之间，楼层之间和房间内外之间联系通行的面积。早期的高层建筑功能上几乎只是单件的厂房。在办公以外，不过附带一些辅助办公从业人员生活的所谓办公辅助商业设施。然而，现在多层厂房与其他功能复合化的情况很多，可与商业设施、住宅、文化设施、宾馆、车站等公共设施复合。多层厂房是指一个建筑物中同时拥有多种功能的食品厂。在这种设计中，重要的是要设定整体的概念，决定如何将不同的用途综合在一起。决定建筑物在用地中的位置时，重点要考虑的是标准层的平面设计，同一层流线处理的整体性。必须对一层的主流线和物业管理以及服务流线进行整理。在厂房内，除了白天人和物的出入外，还必须明确夜间和休息如等8小时工作以外的流线和进出的管理方法。1.1平面构成食品厂的平面构成其基本形式取决于标准层的思维方式。在考虑标准层时要将以下两方面放在一起进行考虑：一是作为单一空间的生产空间，另一是被称为核心筒的部分，它集中了如电梯间、楼梯、洗手间和设施等垂直方向重复通用的要素。在决定食品厂的空间时，除了受核心筒类型的影响外，其大致框架也受到食品厂的进深尺寸，同标准模数有着密切关系的柱间隔尺寸，以及吊顶的高度的限制。食品厂的进深一般都在1218m，因为它和标准的对称式厂房容易取得一致。在进行避难流线设计时，要尽量同日常人流设计的一致，并容易识别，以避免在发生火灾等避难疏散时造成混乱，并且为了保证避难通道在火焰和烟雾中的安全。设计要做到火灾发生时，能将过廊和楼梯间同其他部分明确分开。具有使用方式的厂房，一般情况下多使用3.0m3.6m的模数1。使用3.0m模数时，从结构设计 的合理性和经济性来看，食品厂的间距多数情况下大约是采用2个模数（6.0m7.2m）。电梯布置，作为整体建筑物内人和物垂直流线的交通设计。要考虑的电梯的台数、规模、速度以及群体管理等的控制方法。在办公楼内使用的电梯有以下三种类型：载人电梯、载人载货两用电梯和紧急用电梯1。走廊是标准层的主要流线，它和楼梯以及核心筒的类型一同决定了大楼的基本形式。在设计时，需要对使用者的方便性及设备空间的维修管理等进行研究。食品厂由各种各样的性能构成，它的范围涉及到从室内外装修材料到建筑物的抗震性能、设备和电源的设定容量。在一个建筑物内，最重要的是在各自要求的等级上千万不要出现任何的纰漏，尽量地做到均衡，协调性能设定。另外，在等级的设定时，比如抗震的性能，不但是主体结构，也要将室内外装饰材料、机械设备、配管类固定以及伸缩缝的设定等，所有的项目放在一起，统一进行考虑。门厅作为交通枢纽，其主要作用上接纳、分配人流，室内外空间过渡及各方面交通的衔接。门厅的布局可以分为对称式与非对称式两种。对称式的布局常采用轴线的方法表示空间的方向感，将楼梯布置在轴线上成对称布置在主轴线两侧。门厅设计应注意：门厅应处于总平面中明显而突出的位置，一般应面向主干道，便人流出入方便。门厅内部设计要有明确的导向性，同时交通流线组织简明醒目，减少相互干扰成不知所以的现象1。由于门厅是人们进入建筑物首先到达、经常停留的地方，因此门厅的设计，除了合理地解决好交通枢纽等功能要求外，门厅内的空间组合和建筑选型要求，也是公共建筑中重要的设计。门厅对外出口的宽度防火规范的要求，不得小于通向该门厅的走道、楼梯宽度的总和1。食品厂的入口层，除了作为供使用者和来访者的公共空间使用处，还有错综复杂的各种流线，这就需要在管理方面和安全设计的基础上进行合理地的分区和流线设计，并且在使用上也要为残疾人着想，确保为其设置诱导路线及设有阶梯的交通路线，还需要设有残疾人专用的卫生间等。对窗户进行设计时，不仅要表现出建筑外形造型，而且还要考虑到室内良好舒适的工作环境。功能要求：1、采光面积。2、在自然排烟时，保证法规上规定的必要开窗面积。3、保证法规上规定的紧急出入口的位置和大小。4、考虑节能的开窗大小和玻璃种类。5、开窗大小要与食品厂的进深相吻合。6、生产的安全性和居住性。7、窗边部分空调设备的放置位置1。外装饰材料的种类：外装饰材料由表面装饰材料和基层材料两个要素构成，作为表面装饰材料使用最多的有瓷砖石料、喷涂材料、金属材料以及玻璃等。作为基层材料的一般有混凝土、ALC板和金属材料等。另外，门窗金属材料一般是以铝合金制为主体，其他还有钢制、不锈钢制产品。由于使用目的不同，玻璃也分很多种类，除了普通的浮法玻璃和平板玻璃外，还有具有耐火性能的夹丝玻璃、降低负荷的热线吸收玻璃、热线反射玻璃以及双层玻璃。在高层建筑中，在要求具有很强耐风行能的部位要使用很高强度的玻璃。因为食品厂一般多采用钢结构的骨架1。此外，还要求对水密、气密性能，耐热，隔音，耐火性能作一定保证。防灾设计：在平面设计上，要设置出有效的避难分区，将火灾区域同其他的区域有所区别，设计出不通过火灾区也可以进入到安全分区疏散通道。在剖面设计中，首先必须根据各楼层的楼面作为完整的水平分区。另外，不要和楼梯、设备、竖井等垂直方向的流线和路径发生偏差，并将这些地方作为独立的分区，与其他的部分明确区分开，以防止有烟进入。1.2框架设计框架结构的主要特点是：承重系统与非承重系统有明确的分工，支承建筑空间的骨架如梁、柱是承重体系，而分隔室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的。食品厂设计中常见的结构种类为：1、钢筋混凝土结构，为大跨度化和高层化要求较少时使用。2、钢骨钢筋混凝土结构，使用于厂房空间大、跨度化的要求。3、钢结构。4、其他结构种类（主要是混合结构），适用于高层化发展1。在框架设计中，在对结构种类进行选定的同时，也要对荷载的支撑方式还传递结构进行设定。食品厂中适用频率较高的框架形式为：1、纯框架结构。2、剪力墙和支撑并用的框架结构。3、其他框架结构。框架结构的特点是强度高、整体性好、刚度大、抗震性好、平面布置灵活性大、开窗较自由，但钢材、水泥用量大，造价较高。1.3基础设计建筑物建得越高，主柱支撑的荷载就越高。在坚固的承载地基上以直接完全的基础形式支撑建筑物。然而，由于现在已经能够进行得到强大支撑力的大口径桩以及连续地下墙桩的施工，即使在坚固的支撑层比较深的地区也能够完成使用这种桩基础建筑的建设。基础的类型按其形式不同可以分为带型基础、独立式基础和联合基础。当设有地下室，且基础埋深较大时，可将地下室做成整浇的钢筋混凝土箱形基础，它能承受很大的弯矩5。 表1-1 各框架形式的概要及其特性项 目纯框架结构剪力墙和支撑并用的框架结构其他框架结构结构概要只用柱子和梁形式的框架结构作为抗震的要素，包括纯框架结构在内，将剪力墙和支撑组合在一起的框架有高阻结构框架，中心墙结构等，将“主结构材料”与平面和立面一起配置在筒体部位，是其集中承担荷载的框架结构性能发生地震时产生水平变行较大因为通过剪力墙和支撑可以增大水平刚性。因为通过适当的配置可以减弱发生地震时产生的水平变形由于“主结构材料”增大了竖向和水平刚性，所以通过合适的配置可以减弱在地震时产生的水平变行办公室空间的自由度墙和支撑对建筑和设备设计没有影响，所以有较高的自由度因为设置墙和支撑对建筑和设备设计的影响较大，所以必须先进行充分的研究、调整由于“主结构材料”集中承担了竖向和水平荷载，所以在办公室的空间中可以设计出超过框架结构的大跨度，并且还可得到较高的自由度1.4地下设计高层建筑的地下，整体对于地上部分起着基础的作用。一般来说，由于高层建筑的高度高，很多因形体细长而成为容易倾覆的建筑。相对于这样的建筑地上部分而言，有必要制定扩展底层的地下部分，墙设墙壁等作为坚固的结构，以地下整体抵御倾覆的设计。1.5变形缝设计为防止建筑物构件应温度变化，热胀冷缩使房屋出现裂缝被破坏，在沿建筑物长度方向相隔一定距离预留垂直缝隙，称为温度缝。结构设计规范对砖石墙体伸缩缝的较大间隙规定一般为5075mm。伸缩缝是从基础顶面开始，将墙体、楼板、层顶全部构件断开。伸缩缝的宽度一般为2030mm。为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏，要设置沉降缝。沉降缝将房屋从基础到屋顶全部构件断开，使两侧各为独立的单元，可以垂直自由沉降，一般设置在平面形状复杂的建筑物的拐角处，建筑物高度或荷载差异较大处，结构类型或基础类型不同处，地基上层有不均匀沉降处，不同时间内修建的房屋各连接部分。其宽度一般为3070mm6。在抗震设防烈度79度地区内应设防震缝。一般情况下，防震缝仅在基础以上设置。防震缝的宽度按设计烈度的不同取5070mm。伸缩缝应保证建筑物构件在水平方向自由变形，沉降缝应满足构件在垂直方向自由沉降变形，防震缝主要是防地震水平波的影响，但三种缝的构造基本相同6。第2章 建筑与结构设计说明2.1 设计条件与设计目的我的毕业设计课题是L形健民食品厂结构设计，建筑物的总层数应控制在5层，总高度控制在24米以下，总建筑面积5000-5500平方米，根据具体情况可适当调整，但是不应超过6000平方米，工程地质资料是经某勘测设计研究院现场实地勘测所得。通过对土层的分析，可以大致估计第二土层即可作为房屋基础的持力层使用。此次毕业设计旨在使毕业生进一步了解和掌握建筑、结构设计的一般方法和步骤，检验和巩固所学的理论知识，提高分析问题、解决问题的能力，培养学生的工程实践能力，提高学生的综合素质。2.2建筑设计规模、设计构想与说明 本建筑内部房间数量及类型由学生通过前期调研确定，需符合常规设计要求，满足必须的使用功能要求。建筑总平面设计要考虑食品厂建筑与周围局部环境的协调关系，并要考虑食品厂道路与城市交通主干线的关系；建筑平面设计要考虑使用功能的特点，并要考虑建筑防火规范的要求；立面设计要简洁大方、赋有时代感。特别要突出主入口，并考虑本建筑与其他相邻拟建建筑物及环境的协调关系。本项目仅为一期工程，在其总平面布置设计中尚需考虑二期工程的规划内容：食品厂门厅面积为60-100平方米，其余房间设置为：值班室30平方米一间；普通办公用房100平方米30间；辅助用房30平方米10间。2.3工程概况本设计应符合适用，经济和美观的建筑设计原则。在设计中要对办公楼各层的平面功能进行综合分析，以便达到最合理的平面和空间的组合，使其满足要求。建筑方面需考虑采光，通风，防火等要求。采光时尽量采用天然光。本工程为临近主干道的一栋人多层健民食品厂，因此，建筑设计不仅要满足建筑的使用功能，而且应适当考虑建筑的造型，使其具有时代气息。建筑名称：L形健民食品厂建筑介绍：五层框架结构食品厂设计，建筑面积为4446，屋盖和楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100。气象条件：基本风压0.35，基本雪压0.50。工程地质条件：经某勘测设计研究院现场实地勘测，结果如下：1) 建筑场地平坦，没有不利地质情况，无软弱下卧层。2) 有关设计资料可根据建筑物所在地区的情况，所需设计参数可参照现行规范的有关规定确定。3)各种用房的活荷载标准值见现行建筑设计荷载规范 。表2-1 场地土层分布 序号岩土类别描 述底层埋深(m)厚度范围(m)地基容许承载力标准值fk (Kpa)1杂 填 土由沙土组成、呈松散状态0.81.30.81.32可塑粉质粘土黄褐色、含少量铁锰结核，可塑状态1.12.80.31.42403硬塑粉质粘土黄褐色、含少量铁锰结核，底部夹少量风化残砾、硬塑状态3.33.82.21.53004强风化花冈闪长岩浅黄黄褐色、中颗粒、块状构造6.08.0可见2.74.23601. 地下稳定水位距地坪4m以下；2. 表中给定土层深度由自然地坪算起。 建筑场地类别：类场地土；地震设防烈度：7度。2.4建筑设计的一些心得体会 记得西班牙一位世界著名的设计大师曾经说过：设计正是在客观的限制中找到可以摆脱限制的自由。通过对毕业设计建筑方案的设计，我深刻体会到了这句话所蕴涵的意义。设计是要受到这样或那样的种种因素制约的，而作为一名优秀的建筑设计人员所要做的工作就是在这些看似不兼容的因素中间找到平衡点，既要体现出各个相互差异的因素组合在一起的共性之美，又要不失每一个要素鲜明的个性特征。这样不仅能赋予建筑较高的美学之神，而且更能在光与影的交相辉映中体现出建筑物伏光闪耀的灵动之感。建筑的各个要素间是紧密联系和环环相扣的。我在毕业设计建筑方案确定的初始阶段进入了一个很大的误区：注重建筑的外观造型却将建筑的平面布置小觑轻视，这样带来的最直接恶果就是房间在功能分区上错乱不堪、，柱网也极难布置，即使布置出来也是极其凌乱的。在后续的设计工作中，我及时更正了这种错误的设计理念，加大了对平面布置的重视程度。尽量采用直线条来营造房屋的变化，这样做的好处是不仅能赋予建筑物以变化之美，还能在一定程度上避免异形构件的出现，进而能突出传力明确、计算简便的优点，从而能够使后续的力学计算与施工工艺易于进行。在色彩方面，我在主体采用了微暗并略带一点棕色的黄色瓷砖，并在其中零星点缀一些蓝色瓷砖，在房屋的中间部分采用深蓝色玻璃幕墙。这样做的目的是1. 微暗并略带一点棕色能够弱化过分耀眼的黄色，又不失黄色的本色，能够起到利用暖色调的黄色吸引路人的注意的作用，在带给人们视觉欣赏的同时，又不至于给人太大的视觉刺激。2.零星点缀蓝色瓷砖并采用深蓝色玻璃幕墙是为了利用冷色调的蓝色来增加建筑的庄重感。结合这两点目的与做法，就能更好的使建筑、夕阳余辉、周围景色三者协调一致，体现光影与色彩的融合，增加房屋的美感与跃动。众所周知，建筑设计是要遵循安全、适用、经济、美观且便于后期建筑结构设计与施工的原则的。但往往设计人员注意到适用、安全、经济、美观，而忽略了便于施工。有时设计人员为图方便，用偏于安全的简化方法计算，虽然既省事又保证安全，却增加了造价。由此可见这五个方面各有所重，又互为矛盾，一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。结构设计一般在建筑设计之后，“受制”于建筑设计，但又“反制”建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计，建筑设计不能超出结构设计的能力范围。结构设计决定建筑设计能否实现，在这个意义上，结构设计显得更为重要。根据我对建筑结构的理解，建筑结构设计可分为整体设计和部件设计两部分。整体设计包括结构体系的选择，柱网的布置，梁的布置，墙的分布，基础的选型等。整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防列度、风力情况等条件来选择合适的结构体系。是采用砖混结构、框架结构、框剪结构、框支结构、筒体，还是巨型框架等等选定结构体系后，就要具体定柱、梁、墙的分布和尺寸等。在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力成了基础选型和计算的重要依据。内力计算一般尽量简化为平面体系来计算，但有时必须采用空间受力体系来计算。无论怎样，内力计算最终是对柱、梁、板、墙和块体这五种部件的计算。也就是说，进行整体设计后，就要进行部件设计：梁和柱一般可看作细长杆件，内力情况与计算体系相符合。单向板可简化为单位宽度的梁来计算，双向板的计算理论也较成熟，异型板的计算就较为复杂，应尽量避免。在大量的地震作用以及配筋计算中，我还体会出了一个关于房屋设计中极限设计表达式的问题。作为学习土木专业的学生都知道，概率极限状态设计法更科学、更合理。作用效应S小于等于结构抗力R是结构计算的普遍适用公式。目前结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。提高抗力R的设计方法称之为被动设计法。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样便会出现为抵御地震而配的钢筋,因为增加了结构的刚度反而使地震作用效应增强的情况。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？降低作用效应S的设计方法称之为主动设计法。国外在抗震设计中，已有在基础与主体之间设一弹性层，以降低地震作用效应的设计；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从而对建筑物的振动产生阻尼作用，减少建筑物的位移，降低地震作用效应。国内的设计以被动设计为主，当然也有主动设计，如设置“塑性铰”。我认为结构设计应该被动设计与主动设计相结合，但要实现主动设计还是需要先进理论和高科技的支持的。2.5梁截面尺寸估计 梁柱平面布置图如下图所示：（其中主梁分为四种，次梁只有一种。）图2.1梁平面布置图2.5.1各梁柱截面尺寸次梁截面高度应满足h=l0/18l0/12=6300/186300/12=350525mm，取h=550mm,截面宽度取b=250mm。主梁截面高度应满足h=l0/15l0/10，ZL1跨度6300m取h=650mm，截面宽度取b=300mm。ZL2跨度7800m取h=650mm，截面宽度取b=300mm。ZL3跨度2400m与ZL2在一榀框架，为施工方便取取h=650mm，截面宽度取b=300mm，ZL4跨度3000m与ZL1在一榀框架，为施工方便取取h=650mm，截面宽度取b=300mm，双向板h/l011/45，即h2600/45=57.7mm。故取板厚h=100mm。2.5.2结构计算简图 竖向荷载的传力途径：楼板的恒载和均布活荷载经次梁传递给主梁，再由主梁传递给柱，最后传至基础。 框架结构承重方案的选择：横向框架承重。这样可以使框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。考虑到结构布置的复杂性，而且各边跨与中间跨的荷载分布情况不同，所以取用其中的一榀框架。框架计算简图如下图：图2.2一榀框架简图（单位：m）室内外高差为0.45m，一层高为4.25m，其余各层高为3.3m，如上图所示。2.5.3梁的自重(1) 主梁ZL1 ZL2 ZL3 ZL4自重 250.3（0.6-0.12）=3.6 抹灰 0.02（0.6-0.12）217=0.33 合计 3.93 (2) 次梁CL1自重 250.2（0.4-0.12）=1.40 抹灰 0.02（0.4-0.12）217=0.19 合计 1.59 2.5.4屋面、楼面自柱的自重 柱截面尺寸： 自重 250.50.5 = 6.25 抹灰 0.020.5417= 0.68 合计 6.93 2.5.5窗墙自重 墙体做法： 外墙体：厚蒸压粉煤灰砌块，内墙面为 厚抹灰，外墙面贴瓷砖； 内墙体： 厚蒸压粉煤灰砌块，两侧墙面为厚抹灰。(1) 外墙体自重： 外墙体单位面积墙体重力荷载值： 0.5+0.2415+0.0217=4.44(2) 内墙体自重 内墙体单位面积墙体重力荷载值： 0.2415+20.0217=4.28(3) 女儿墙自重 女儿墙单位面积墙体重力荷载值： 0.1215+0.02217=2.48(4) 门窗自重 木门单位面积重力荷载为 0.2 ，钢铁们单位面积重力荷载为 0.5 ，铝合金窗单位面积重力荷载为 0.4 。2.5.6屋面楼面荷载（1） 屋面恒荷载标准值30厚细石混凝土防水层 200.03=0.6防水层三毡四油铺小石子 0.4 找平层：20厚水泥砂浆 200.02=0.4150厚水泥石保温层 50.15= 0.75 100厚钢筋混凝土板 250.10 = 2.5 合计 4.9 （2）楼面恒荷载标准值8厚陶瓷地砖 17.8 0.008=0.142 20厚干硬性水泥砂浆找平层 200.02 = 0.4 100厚钢筋混凝土板 250.10 = 2.5 V型轻钢龙骨吊顶 0.25 合计 3.3屋面恒荷载设计值 4.361.2 = 5.23kN/m22.5.7屋面活荷载上人屋面 2.0kN/m2屋面活荷载设计值 2.01.4 = 2.8kN/m2 第三章 重力荷载代表值计算 重力荷载代表值计算分成两个部分，一部分是底层和标准层的计算，一部分是顶层的荷载计算。3.1底层和标准层重力荷载只计算3.1.1梁柱重力荷载计算 根据梁柱所使用的材料，有规范查得计算结果如下表：表3-1 梁、柱自重类别净跨/柱高（ mm ）截面（ mm ）密度（）体积（）数量（个）单重( kN )总重( kN )次梁6300250550250.872421.75522主梁7800300650251.411635.255646300300650251.142428.56842400300650250.44811883000300650250.54413.554柱4200500500251.053226.25840其计算总重量为2752kN3.1.2内外填充墙自重的计算1） 外墙自重 7.8（4.2-0.6）0.2484+【6.3（4.2-0.6）0.24-2.11.80.24】128+2.11.80.2428 =665.63KN2） 内墙自重 （7.8-0.24）（4.2-0.6）0.2486+（6.3-0.24）（4.2-0.6）0.24128 =816.17KN3.1.3楼板的恒载及活载的计算 楼板的净面积为734.4 恒载： 活载:1468.8kN 有以上可知，一层重力荷载代表值为：取3.2顶层重力荷载代表值3.2.1梁、柱自重的计算和顶层与标准层的计算方法类似计算结果如下表所示：表3-2 梁柱自重类别净跨/柱高（ mm ）截面（ mm ）密度（）体积（）数量（个）单重( kN )总重( kN )次梁6300250550250.872421.75522主梁7800300650251.411635.255646300300650251.142428.56842400300650250.44811883000300650250.54413.554柱3600500500250.93222.5720其计算总重量为2632kN。3.2.2内外填充墙自重的计算1）外墙自重 7.8（3.6-0.6）0.2484+【6.3（3.6-0.6）0.24-2.11.80.24】128+2.11.80.2428 =542.6KN2）内墙自重 （7.8-0.24）（3.6-0.6）0.2486+（6.3-0.24）（3.6-0.6）0.24128 =680.15KN3.2.3屋面板的恒载及活载的计算 楼板的净面积为734.4 恒载： 活载:1468.8kN 有以上可知，一层重力荷载代表值为：取所以，集中于各楼层标高处的重力荷载代表值如下图所示： 图3.1 各楼层标高处的重力荷载代表值第四章 横向水平荷载下框架结构计算4.1梁、柱线刚度的计算4.1.1梁线刚度计算 梁线刚度的计算如下表所示表4-1 梁线刚度截面( mm )跨度( mm )惯性矩()边框架梁中框架梁780024004.1.2柱线刚度计算 柱线刚度的计算如下表所示：表4-2 柱线刚度类别截面( mm )计算高度( mm )惯性矩()线刚度()第一至四层柱4200顶层柱3600 中框架梁柱线刚度图4.1 中框架梁柱线刚度（单位）边框架梁柱线刚度 图4.2 边框架梁柱线刚度（单位）4.2横向框架侧移刚度计算横向框架柱的侧移刚度D 值计算如下表所示：表4-3 框架柱侧移刚度层数柱类型根数首层边框架边柱0.8390.472119254边框架中柱3.5640.730184444中框架边柱1.1180.5191311312中框架中柱4.7530.7781965612 514704第二至四层边框架边柱0.8390.29674794边框架中柱3.5640.641161954中框架边柱1.1180.359907012中框架中柱4.7530.7041778712 416980顶层边框架边柱0.7190.264105924边框架中柱3.0560.604242334中框架边柱0.9590.3241299912中框架中柱4.0740.6712692112 618340 4.3屋盖框架横向自震周期的计算按顶点位移法求结构基频，本设计考虑填充墙对框架刚度的影响，将质量按结构分布情况简化成无限质点的悬臂立杆，导入以直杆顶点位移表示的基频式，这样，只需求出结构的顶点水平位移，结构的基本频率计算式： 式中为顶点位移（单位是米），按D值法计算，如表所示 表4-4 横向框架顶点的假象侧移计算层数（kN）（kN）（kN/m）层间相对位移五892389236183400.01440.2432四6645155684169800.03730.2288三6645222134169800.05330.1915二6645288584169800.06920.1382一6645355035147040.06900.0690则：自震周期为： 4.4水平地震作用计算在本设计中，结构高度不超过，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故采用底部剪力法计算水平地震作用。由于建筑场地类别：类场地土，地震基本烈度7度，抗震设防烈度：7度（)。查表得，地震影响系数最大值，特征周期。 由于=0.587s1.4=1.40.35=，故应考虑顶部附加水平地震作用。 采用底部剪力法计算，地震影响系数： 顶部附加地震作用系数：=0.117则：附加的集中水平地震作用为：=0.1171775.15=207.69各层地震作用及楼层地震剪力计算结果列于下表所示：表4-5 各层地震作用及楼层地震剪力层次53.620.489231820290.3948618.83826.5244.216.866451116360.2421379.48120634.212.66645837270.1816284.641490.6424.28.46645558180.1210189.661680.314.24.26645279090.060594.831775.13（注：只加入主体的顶层；）各质点水平地震作用及楼层地震剪力房屋高度的分布见下图所示： (a)水平地震作用分布 （b）层间剪力分布 图4.3 横向水平地震作用及楼层地震剪力4.5框架抗震变形验算验算结果如表：表4-6 变形验算层次层间剪力层间刚度层高层间相对弹性转角备注5826.526183400.001343.61/1851层间相对弹性转角均满足的要求412064169800.002894.21/135331490.644169800.003574.21/112221680.34169800.004034.21/100811775.135147040.003454.21/14394.6地震作用下框架的内力分析 框架柱在地震荷载作用下剪力、弯矩的计算采用D值法，另外，D 值法分析更适合考虑抗震要求有强柱弱梁的框架结构。反弯点位置调整依据如下公式：标准反弯点高度比；因上下层梁线刚度比变化的修正值；因上层刚度变化修正值；因下层刚度变化修正值。反弯点位置调整如下表表4-7 中框架边柱反弯点位置调整层次50.230000.2340.330000.3330.400000.4020.5700-0.050.5210.830-0.0500.78表4-8 中框架中柱反弯点位置调整层次50.350000.3540.400000.4030.450000.4520.5000-0.020.4810.700-0.0100.69地震作用下框架柱弯矩及剪力计算如下表表4-9 中框架边柱弯矩及剪力层次层高层间剪力53.6826.52618340129990.02117.990.2349.8714.8949.8744.2120641698090700.02226.530.3374.66148.1989.5534.21490.6441698090700.02232.790.4082.6355.09230.8224.21680.341698090700.02236.970.5274.5380.74129.6214.21775.13514704131130.02544.380.7841.01145.39121.75（注：表中；。）表4-10 中框架中柱弯矩及剪力层次层高层间剪力53.6