土木工程专业毕业设计-中学教学楼设计.doc

合肥学院本科毕业设计2012届学生毕业设计(论文)材料（五） 学校代码：_ 学 号： _Hefei University 毕业论文（设计）BACHELOR DISSERTATION 论文题目：_ 合肥职业中学2号教学楼设计_ 学位类别：_ 工学学士_学科专业：_ 土木工程专业_作者姓名：_ _ 导 师姓名：_ _ _完成时间：_ _ 目录第一章：前言4第二章：设计任务书5第三章：建筑设计说明部分143.1 工程概况：143.2 建筑物功能与特点：143.2.1平面设计143.2.2 立面设计143.2.3 构造和建筑设计措施153.2.4 墙体153.2.5 基础153.2.6 楼地层163.2.7 屋顶163.2.8 防火163.2.9 抗震163.3 设计资料163.3.1自然条件163.3.2 工程做法17第四章 结构设计说明部分194.1主体工程设计194.2 基本假定与计算简图194.2.1 基本假定194.2.2 计算简图194.3 荷载、侧移计算及控制204.4 内力计算及组合204.4.1 竖向荷载下的内力计算204.4.2 水平荷载下的计算204.4.3 内力组合214.5 构件、节点及基础设计214.6 施工材料21第五章：结构计算书部分225.1 工程总体概述225.1.1柱网布置225.1.2 框架结构承重方案的选择：225.1.3 梁、柱截面尺寸的初步确定235.2 板的设计265.2.1 屋面及楼面恒荷载计算265.2.2屋面及楼面活荷载计算275.2.3楼板内力分析及配筋计算275.3横向框架在竖向荷载作用下的计算305.3.1横向框架简图305.3.2 恒荷载作用计算335.3.3 活荷载作用计算405.3.4梁端剪力及柱端轴力计算445.3.5重力荷载作用计算545.4横向框架在水平地震作用下的内力和侧移计算595.4.1 框架侧移刚度的计算595.4.2横向自震周期的计算625.4.3 水平地震作用及楼层地震剪力的计算635.4.4 多遇水平地震作用下的位移验算655.4.5水平地震作用下框架内力计算665.5 框架梁、柱内力组合695.5.1 结构选用的抗震等级及计算规定695.5.2框架梁柱内力组合705.6 框架梁截面设计705.6.1梁正截面受弯承载力计算715.6.2、 梁斜截面受剪承载力计算725.7 框架柱截面设计745.7.1 柱截面尺寸复核745.7.2 柱正截面承载力计算745.7.3 柱斜截面受剪承载力计算:765.8基础设计785.8.1基础工程概况785.8.2独立基础设计（选用轴线B柱下基础）785.8.3联合基础设计（选用轴线C、D柱下基础）845.9 楼梯设计885.9.1 楼梯概况885.9.2楼梯板设计895.9.3平台板设计915.9.4平台梁设计925.9.5楼梯各部位配筋示意图94参考文献95致谢97附录：计算书中的设计插图目录98第一章 前言毕业设计是大学本科阶段的最后一个教学环节，是我们踏入工作岗位前的一次专业技能培训。土木工程专业的毕业设计具有综合性强和实践性强的特点，通过这次的毕业设计，我们将大学四年所学的专业知识系统地串联起来，并在实践中加以应用。这既检验了我们对专业知识的掌握程度，又锻炼了我们理论联系实际的能力。这次毕业设计包括建筑设计和结构设计两部分，其中结构设计为主要环节，它涉及到混凝土结构设计、基础工程、结构抗震设计等多个方面专业知识，有机的将我们大学所学的知识串联起来并加以应用，也为以后从事结构设计打下了基础。与此同时，这次毕业设计提高了我们对CAD和PKPM等绘图软件的操作能力。通过这次毕业设计，我对所学专业知识进行了复习和总结，找到了自己在专业知识方面的一些薄弱环节。例如一些专业名词概念的模糊以及一些计算方法的忘记，导致看规范和图集很吃力，经常出现看不懂的情况。这些提醒着我要多花时间弥补自己专业知识不足之处，为以后工作打好基础。由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比较多，加上条件和水平所限，不可避免地存在疏漏与错误，敬请建筑工程系资深专家、教师批评指正。 学生：陈欢欢 2013年5月8日 设计任务书题目：合肥职业中学2号教学楼设计一、工程概况：合肥市*中学拟在校园内建造一幢教学大楼，建筑层数主体五-六层左右，采用框架结构，建筑体型组合可为单一型或组合型（可根据各部分功能具体情况灵活安排），合理解决建筑周边消防通道和车行道与城市主次干道的关系，室外有停车场及绿化布置。二、总建筑面积55006000m2三、基地平面（单位：m）四、建筑组成与面积分配（面积上下浮动在10以内）1组成部分（1）门厅：300包括大厅。 1规模（1）总建筑面积： 5500m2左右（2）建筑层数： 56层（3）层高： 3.6m（4）结构形式： 框架结构（5）组成部分：普通教室： 55 m2*24间音乐教室： 78 m2*2间合班教室： 110 m2*1间实验室： 110 m2*4间语音室： 110 m2*3间教室阅览室： 35 m2*1间学生阅览室： 110 m2*1间书库： 35 m2*2间科技活动室： 35 m2*3间教室办公室： 15 m2*8间其他办公室： 15 m2*12间楼梯、储藏间、厕所、开水间等按需要设置，还可设置其它一些用房。配电房：50 （7）其他（楼电梯、走道、休息厅、卫生间等） 根据设计需要，自行设置。2建筑标准（1）层数、层高层数56层（可做五层，局部六层）层高3.63.9m，门厅等大空间：4.2 m4.5 m，客房及其他： 3.33.6 m（2）装修外墙面砖、涂料、石材、集石、喷涂等。内墙和顶棚门厅、多功能厅为较高级装修和吊顶棚，其余为中等装修。楼地面门厅、多功能厅为地板砖或石材面层；卫生间为防滑地砖；其他均为地砖面层。门窗外窗为铝合金门窗，内门为木门，内窗为铝合金窗。建筑平面形式内廊式或组合式。3建筑设计要求该快捷酒店集餐饮、住宿、办公、娱乐于一体，方案设计构思要求从整体环境角度出发，突出时代特色，建筑平面组合与立面造型力求体现出科技与现代文化相结合的创作理念。 认真分析任务书中确定的环境特征，从环境入手进行单体布置，合理安排主要入口和辅助入口，注意处理好主体裙房、停车场、绿化之间的关系。同时了解城市规划部门对建筑设计的要求，如建筑红线、停车场面积、自来水接口、电气高低压变配、下水道等方面的要求。 结合房屋建筑学中所学知识，在单体设计时明确主要使用部分、辅助使用部分、交通联系部分之间的关系。做到功能分区明确，流线组织合理，空间尺寸恰当。房间开间、进深符合建筑模数。楼梯间的数量及布置应尽可能简捷通畅，满足建筑设计防火规范的要求。 根据建筑物各使用部分的组合情况，分析适合该建筑结构形式的受力特征和应用范围，确定合理的结构形式，注意各种变形缝处的建筑、结构处理方法。 建筑体型及立面造型应有秩序感和统一感，注意比例尺度、节奏和韵律，建筑形象和结构形式辩证统一。在此基础上，重点处理入口及檐口等细节部分，做到严谨活泼，体现建筑美学。 建筑方案设计完成后，应进行构造方案设计，合理确定屋面、楼地面、墙面、门窗等部位的构造方案。正确进行楼梯设计及踏步、扶手构造选型，对特殊部位的构造处理（檐口、雨篷、隔断、玻璃幕墙等）应有清晰概念。五、结构设计1地质资料场地范围内土质构成，自地表向下依次为：a层：杂填土，厚度0.7m，地基承载力标准值80kPa；b层：亚粘土，厚度0.51.0m，地基承载力标准值150kPa；c层：粘土，厚度57m，硬塑状，地基承载力标准值240kPa。2水文资料拟建场地地势平坦，自然地表标高24.50m，实测最高地下水位21.00m，水质无侵蚀性。3气象资料东南风向，基本风压0.35kN/m2，基本雪压0.60kN/m2。4地震资料场地类别为类，其它由现行相关规范确定。5结构设计要求遵守国家现行各有关规范和强制性标准，从建筑造型和使用功能出发，以结构安全可靠为基础，兼顾经济合理、施工方便，强调结构造型和结构布置的合理性，结构分析计算的正确性和构造处理的可能性。结构设计基本要求：（1）设计一榀框架（手算），与电算结果对比；（可以只算主体部分，其它部分的设计思路在结构说明或计算书中予以交代）（2）设计主体结构的基础（手算），计算机绘图；（3）设计一层楼板（手算），与电算结果对比；（4）楼梯设计，计算机绘图；（5）主体部分全楼结构设计和施工图绘制（电算）。结构设计主要内容：（1）结构方案和构件的选型，确定基础、楼（屋）盖、楼梯等的型式；（2）结构平面布置，确定梁、柱、板等尺寸；（3）选择12榀代表性框架，进行竖向荷载计算及导算，确定框架计算简图；（4）重力荷载代表值、构件和结构刚度、自振周期等计算；（5）地震作用下框架内力计算和侧移验算；（6）竖向荷载作用下框架内力计算（恒载与活载作用分别计算）；（7）构件内力组合及截面设计与配筋；（8）基础设计；（9）楼梯设计；（10）部分楼（屋）盖现浇板设计；（11）利用结构设计软件进行全楼结构分析和设计。六、图纸要求1图纸总体要求(1)图纸应按房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001-2001）图纸幅面。(2)图标2建筑部分计算机绘制施工图：（1）底层平面图 （包括家具及空间划分、卫生间布置） 1100（2）标准层平面 （包括家具及空间划分、卫生间布置）（选与二层布置不同的平面） 1100（3）屋顶平面图 （画出排水分区、纵横坡坡度） 1100（4）建筑主要立面图 （三个） 1100（5）建筑主要剖面图 （12个） 1100（6）楼梯详图 （包括平面和剖面） 150（7）建筑大样图12个 120（8）建筑施工说明、门窗表3建筑图纸标注要求1.平面图(1)标注建筑纵横轴线（点划线）及轴线编号(2)标注建筑各部分尺寸 a）外墙：分三道尺寸，即：总尺寸 (外包八寸)表示总长度和总进深轴线尺寸门窗洞口尺寸及墙段尺寸b)内墙：标注墙厚尺寸(要表明墙与轴线的关系)、洞口位置及大小。c)标注墙上预留孔洞位置，孔底标高等。d)底层室外踏步、台阶、散水等尺寸。(3)标注各层标高及室外地坪标高，一般标在入口处或公共走道上，若房间或外廊地面低于同层标高时，要在该处注明高差尺寸。(4)标注门窗编号，凡高、宽与形式均同者为同一编号，不同者另编一号。门用M-1、M-2表示，窗用C-1、C-2表示；画出门的开启方式或方向等。(5)家具及设备布置（客房、卫生间等）(6)标注剖面图、详图的位置及索引编号，剖切线只能绘在底层平面图中。(7)标注房间名称、图名及比例。(8)楼梯间要求绘出踏步数、平台、栏杆扶手及上下行箭头方向。2立面图（1）表明建筑外形、门窗、雨篷、外廊或阳台及雨水管等的形式与位置。（2）标注尺寸：门窗标高；必要部位的标高，如：门廊、雨篷等的标高。（3）注明外墙材料及做法，饰面分格线，立面细部详图索引号。（4）节点详图索引号。（5）立面名称及比例，立面名称用所表示的立面的边轴线表示。3剖面图(应剖在门厅、楼梯间位置)(1)要表明建筑内外部位的高度关系，标三道尺寸：第一道建筑总高。第二道层间尺寸，楼地层标在面层表面；屋顶标在屋面板表面。当平屋面为结构找坡时，要标出屋面坡度。第三道：门窗洞及窗间尺寸。(2)标注标高：包括楼地面、层高、室外地坪、门窗洞口、雨篷底及楼梯平面等处的标高。(3)节点详图索引。(4)楼地面、屋顶构造做法。(5)剖面图名称、比例。4屋顶平面图：屋顶平面图是假设由天上俯视屋顶所得的平面图，因而所有线条均为可见线(细实线)(1)标注各转角部位定位轴线及其间距。(2)标注四周围的出檐尺寸及屋面各部分标高（指结构层表面标高）。(3)屋面排水方向，坡度及各坡面交线、天沟、檐沟、泛水、出水口、水斗等位置。(4)屋面上入孔或出入口，女儿墙等的位置尺寸。(5)图名及比例。4结构图纸A3全套（比例为大图在正常情况下的参考值）：(1)基础平面及基础配筋图 1：100,1：25(2)各标准层柱配筋图 1：100(3)各标准层梁配筋图 1：100(4)各标准层平面布置图（有地下室时地下室结构平面图、楼面） 1：100(5)楼梯平面、剖面施工图 1：30/50(6)必要的节点详图(7)结构设计总说明七、进度安排1第3周第6周：建筑初步方案设计、修改方案、确定方案、画出平、立剖定稿图；2第7周第11周：结构布置、结构计算（手算、电算）；3第12周第14.5周：绘制建筑施工图；4第14.5周第15周：整理计算书，绘制结构施工图。5第16周：修改、整理毕业设计计算书和图纸，提交全部毕业设计成果。6第18周答辩八、参考资料1建筑(1)建筑设计资料集（第二版）(1)、(3)、(4)、(10)(2)民用建筑设计通则(3)建筑设计防火规范(4)旅馆建筑设计规范(5)公共建筑设计原理(6)建筑设计方法解析系列从书-旅馆建筑 武汉工业大学出版社 (7)现代建筑集成-旅馆建筑 辽宁科学技术出版社(8) 屋面、饰面、门窗、室外工程、楼梯、浴厕等安徽省及国家标准图集。a) GB99(03)J201-1平屋面建筑构造（）b) 皖2004J301饰面c) 皖2001J311-DI轻钢龙骨吊顶d) GB02J603-1铝合金门窗e) 皖91J904厕浴配件水池f) GB99sj403楼梯建筑构造g) 皖2003J903变形缝h) GB02J003室外工程i) GB04J601-1木门窗等2. 结构：(1) 建筑结构荷载规范GB50009-2001(2) 砼结构设计规范 GB50010-2002(3) 建筑抗震设计规范GB50011-2001(4) 建筑地基基础设计规范GB50007-2002(5) 建筑结构设计手册（静力计算）(6) 钢筋砼结构构造手册(7) 建筑抗震设计手册等 第三章 建筑设计说明部分3.1 工程概况：1、工程名称：合肥职业中学2号教学楼设计；2、工程位置：安徽省合肥市；3、工程总面积：6157.44，有一裙房，地上六层，建筑高度22.2m,底层层高4.2m，其余各层层高3.6m；4、结构形式：现浇框架。3.2 建筑物功能与特点： 建筑物基地面积：1506.24，总建筑面积6157.44。3.2.1平面设计该建筑为南北朝向，主体建筑采用纵向7.2m，横向6.6 m、2.4m、6.6m的柱距；裙房纵向柱距7.2m、5.6m、7.2m，满足建筑开间模数和进深的要求。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，由于建筑平面通常较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手；但是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。也就是说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。3.2.2 立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，设置了大面积的玻璃窗。立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的；同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用，并且要考虑它的耐久性、经济性、施工方便性。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分；恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题。 3.2.3 构造和建筑设计措施建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予现实用属性，同时，也要赋予它美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术处理体现，同时，涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外观形象经常地，广泛地被人们所接触，对人的精神感受上产生的影响尤为深刻。建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分，要满足使用功能，物质技术条件，环境条件及社会经济条件等要求。3.2.4 墙体墙体按所处位置分为内外墙，按布置方向又可以分为纵横墙，按受力方式分为承重墙和非承重墙。墙体应该满足承重要求，刚度要求及抗震要求；为满足抗震要求，应设置贯通的圈梁和钢筋混凝土构造柱，使其具有一定的延伸性，减缓墙体的酥碎现象产生。墙脚和勒脚受到土壤中水分的侵蚀，致使墙身受潮，墙面层脱落，影响卫生环境，应做好防潮工作。门窗过梁用来支承门窗洞口上墙体的荷重，承重墙上的过梁还要支承楼板荷载等，是承重构件；本工程采用钢筋混凝土过梁，外墙为200mm厚空心砖，内墙为200mm厚轻质隔墙板。3.2.5 基础基础是建筑地面以下的承重构件，是建筑的下部结构，它把建筑物上部结构传下来的全部荷载连同本身的重量一起传到地基上。本工程采用柱下独立基础基础，局部采用联合基础，该类基础在其纵、横两个方向均产生弯曲变形，故在两个方向的截面内均存在剪力和弯矩，所以基础底板双向配筋。3.2.6 楼地层楼地层包括楼板层和地坪层，是水平方向分隔空间的承重构件，楼板层分隔上下楼层空间，地坪层分隔大地与底层空间，楼面由面层、楼板、顶棚三部分组成，必须满足足够的强度和刚度、隔声、防火、热工、建筑经济等要求，本工程采用现浇钢筋混凝土楼板，该楼板具有强度高、防火性好、耐久等优点，应用广泛。面层采用地砖面层，该种地面有良好的耐磨性，耐久性、防火性，并具有质地美观、表面光洁，不起尘，易清洁等优点。3.2.7 屋顶屋顶按其外形一般分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶。本工程采用平屋顶，其排水坡度小于5%，最常用的排水坡度为2%-3%，本工程采用2%的排水坡度平屋顶，排水坡度的形式为垫置坡度，排水方式为外排水。屋面做法采用99J201-1平屋面建筑构造中卷材涂膜防水屋面。屋顶设计满足功能，结构、 建筑艺术三方面要求；屋顶承受风、雨、雪等荷重及其自身重量，因此，屋顶也是房屋的承重构件，应有足够的强度和刚度，以保证房屋的结构安全，并防止因过大的结构变形引起的开裂、漏水。本工程采用女儿墙外排水。屋面采用刚性防水屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。3.2.8 防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于40m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m,满足间距50m的要求。3.2.9 抗震建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，主体建筑长度过大，采用后浇带处理。3.3 设计资料3.3.1自然条件1、工程地质条件：详见地质勘查报告2、抗震设防： 7 度3、防火等级： 二级，类场地4、建筑物类型： 丙类5、基本风压： W0= 0.35 KN/m2，主导风向：东南风6、基本雪压： S0= 0.60 KN/m27、楼面活荷： 厕所、门厅、走廊、楼梯：2.5 KN/m2；其余：2.0 KN/m2。3.3.2 工程做法1、屋面做法SBS改性沥青卷材防水不上人屋面20厚1：3水泥砂浆面层10厚低标号砂浆隔离层防水层(4厚SBS改性沥青卷材)20厚1：3水泥砂浆找平层保温或隔热层，采用30厚硬质聚氨酯泡沫塑料最薄30厚LC轻集料混凝土2%找坡层现浇钢筋混凝土屋面板120厚2、楼面做法卫生间、盥洗室楼面铺防滑地板砖防滑彩色釉面砖8-10厚，干水泥擦缝1：3干硬性水泥砂浆结合层30厚表面撒水泥粉聚氨酯防水层1.5厚1：3水泥砂浆或细石混凝土找坡层最薄处20厚现浇钢筋混凝土楼板100厚客房、客房走廊、会议室（铺地毯）楼面（单层地毯楼面）：地毯5-8厚1：2.5水泥砂浆20厚水泥砂浆一道（内掺建筑胶）现浇钢筋混凝土楼板120厚其他楼面水泥砂浆楼面1：2.5水泥砂浆20厚水泥砂浆一道（内掺建筑胶）现浇钢筋混凝土楼板100厚3、内墙面做法纸筋（麻刀）灰墙面刷内墙涂料2厚纸筋（麻刀）灰抹面9厚1:3石灰膏砂浆5厚1:3:9水泥石膏砂浆打底划出纹理加气混凝土界面处理剂一道4、散水做法：混凝土散水50厚C15混凝土撒1:1水泥砂子，压实赶光150厚3:7灰土垫层素土夯实向外坡4%第四章 结构设计说明部分4.1主体工程设计合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。刚柔相济乃是设计者的追求。道也许都是相通的。所以理想的结构体系当然是浑然一体的-也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。该建筑采用框架结构，建筑平面布置灵活，有较大空间。 该工程采用全现浇结构体系，混凝土强度等级为C30，结构平面布置见详图。1、全部单向板底筋短向放置在底层,长向放置在短向筋上.2、框架柱与砖墙连接均需间隔500高、在柱内预埋并向外伸出长度不小于1000的26的钢筋与砌体相连接。3、主体工程内预留洞、预埋件应与其他相关专业配合施工，严禁在结构构件上事后凿洞。凡柱、板、梁及混凝土墙上开洞必须满足相关规范要求。4、凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时，只允许加轻质隔墙。5、框架梁上下立筋除图中注明外均不宜有接头，不可避免时，必须采用焊接接头，同一截面内钢筋的接头面积不多于钢筋总面积的50%.4.2 基本假定与计算简图（手算取一榀框架）4.2.1 基本假定（1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。（2）由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。4.2.2 计算简图在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。4.3 荷载、侧移计算及控制高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用于风力。本建筑高度小于60m，且风荷载不大，故可不算风荷载。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：650，1：700。4.4 内力计算及组合4.4.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载作用下采用弯矩二次分配法进行计算。为了简化计算，假定某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响，而对其余杆件的影响忽略不计，计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递(传递系数均取1/2)，再将因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，最后将该杆端的分配弯矩和传递弯矩叠加即为该杆端最终弯矩。由于钢筋混凝土材料的弹塑性性质，使得超静定结构的部分破坏截面能够形成“塑性铰”，使得构件发生内力重分布，从而提高结构的极限承载能力。在进行框架梁设计时，可以主动考虑塑性内力重分布，对梁端负弯矩进行适当调幅，达到调整配筋分布、节约材料、方便施工的目的要求,且规范要求跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%”。4.4.2 水平荷载下的计算 本工程由于不考虑风荷载，所以水平荷载即地震作用，计算水平地震作用时先采用底部剪力法，将地震作用以水平集中力的形式转化到各柱端，再用D值法计算一榀框架在水平地震作用下的内力。4.4.3 内力组合（1）荷载组合。由于不考虑风荷载影响，荷载组合简化如下：1.2恒1.4活 1.2重力荷载代表值1.3水平地震作用（2）控制截面及不利内力框架梁控制截面及不利内力为：支座截面：Mmax、Vmax，跨中截面：Mmax。框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。4.5 构件、节点及基础设计构件设计包括框架梁、柱，板的配筋计算。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用独立基础及联合基础。基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均产生向上的弯曲，因此底板下部需双向配筋，计算截面取柱边或变阶处，计算两个方向弯矩时，把基础视为固定在柱周边的四边挑出的悬臂板。4.6 施工材料本工程中所采用的钢筋箍筋为级钢，fy=210N/m,主筋为级钢，fy=300N/m。柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为20mm。钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。本工程梁柱混凝土强度等级均为C30、基础混凝土等级为C25。墙体外墙及疏散楼梯间采用200厚多孔空心砖，其余内墙采用200厚轻质隔墙板，后封设备管道及夹墙采用80厚石膏砌块。当门窗洞宽1000mm时,应采用钢筋混凝土过梁,放置两端伸入支座并弯直钩;门窗洞宽1000mm时,设置钢筋混凝土过梁。第五章 结构计算书部分5.1 工程总体概述5.1.1柱网布置柱网与层高：根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面及剖面的设计，主体结构6层，底层层高为 4.2m，其余层高 3.6m；裙房两层，底层层高4.2m，其余层高3.6m。柱网如图5.1-1所示： 图5-1 主体结构柱网布置图5.1.2 框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本结构框架的承重方案为纵横双向框架承重方案；手算时，为简化计算，取一榀横向框架计算，框架结构的计算单元如图5-2所示：图5-2 框架结构计算单元5.1.3 梁、柱截面尺寸的初步确定1、框架梁截面尺寸估算（1）纵向框架梁l=7200 mm，h=（1/81/12）l900 mm600 mm,取h=600 mm；b=（1/21/3）h300 mm200 mm, 取b =250 mm；故梁的截面初步定为：bh=250mm600mm,其惯性矩为：I1/12（bh3）2506003/124.5109 mm4（2）横向框架梁l=2400 mm，h=（1/81/12）l300mm200 mm,取h=400 mm；按规范规定的最小限值，梁的截面初步定为：bh=250mm400mm,其惯性矩为：I1/12（bh3）2504003/121.33109 mm4l=6600 mm，h=（1/81/12）l=825 mm550 mm,取h=700 mm；b=（1/21/3）h=350 mm233.3 mm, 取b=300 mm；故梁的截面初步定为：bh=300700，其惯性矩为：I=1/12（bh3）=3007003/12=8.58109 mm4 （3）次梁 l=6600mm， h=（1/81/12）l=825 mm550 mm,取h=600mm；b=（1/21/3）h300 mm200 mm, 取b =250 mm；故梁的截面初步定为：bh=250mm600mm，其惯性矩为：I1/12（bh3）2506003/124.5109 mm42、框架柱截面尺寸估算按轴压比要求初估框架柱的截面尺寸:框架柱的受荷面积如图5-3所示，框架柱选用C30混凝土，,根据设计资料知框架抗震等级为三级，轴压比。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时按式估算,主轴压力设计值N按式估算图5-3 框架柱的受荷面积1)、7轴与E轴相交中柱:=1.25147.2(3.3+1.2)61.051.01.0=3572.1KN因，取中柱截面为600mm600mm2)、7轴与C轴相交边柱=1.25147.23.361.051.01.0=2619.54 KN， 考虑边柱承受偏心荷载，故取柱的截面为600mm600mm3）、5轴与C轴相交角柱角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂，故截面尺寸取600mm600mm(2)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1）、按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm2）、为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4 取二层较短住高，：3）、框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/101/15（取底层柱高为4200mm）故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。柱、梁截面尺寸汇总于表5-1及表5-2所示：表5-1柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级（bh）(mmmm)16C30600600表5-2梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）(mmmm)纵梁（bh）(mmmm)次梁（bh）(mmmm)BC跨CD跨DE跨C303007002504003007002506002506005.2 板的设计5.2.1 屋面及楼面恒荷载计算根据建筑类别（框架酒店）查 05J909 工程做法 P290 表可以查得屋面防水等级为级，即为10 年。1、屋面恒荷载计算根据平屋面和不上人屋面要求选择05J909 工程做法 P297卷材涂膜防水屋面（不上人屋面水泥砂浆保护层有保温隔热 WM15）不上人屋面：20厚1：3水泥砂浆面层 0.0214.5=0.29 KN/m210厚低标号砂浆隔离层 忽略防水层(4厚SBS改性沥青卷材) 0.15 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0214.5=0.29 KN/m2保温或隔热层，采用30厚硬质聚氨酯泡沫塑料 3.50.03=0.105 KN/m2最薄30厚LC轻集料混凝土2%找坡层 60.23=1.38 KN/m2现浇钢筋混凝土屋面板120厚 250.12=3.0 KN/m2 合计：5.215 KN/m22、楼面恒荷载计算（1）卫生间、盥洗室楼面铺防滑地板砖 小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55KN/m23mm防水涂膜 0.3 KN/m225mm厚细石混凝土找坡 240.025 =0.6 KN/m2 现浇钢筋混凝土楼板100厚 250.1=2.5 KN/m2 合计：3.95 KN/m2（2）会议室（铺地毯）楼面（单层地毯楼面）：地毯5-8厚 不考虑1：2.5水泥砂浆20厚 0.0220 KN/m3 =0.40 KN/m2水泥砂浆一道（内掺建筑胶） 不考虑现浇钢筋混凝土楼板100厚 0.125 KN/m3 =2.5 KN/m2 合计：2.9 KN/m2（3）其他楼面水泥砂浆楼面1：2.5水泥砂浆20厚 不考虑水泥砂浆一道（内掺建筑胶） 0.0220KN/m3 =0.40KN/m2现浇钢筋混凝土楼板100厚 0.125 KN/m3 =2.5 KN/m2 合计：2.9 KN/m25.2.2屋面及楼面活荷载计算查建筑荷载规范 GB50009-2001可知：不上人屋面均布活荷载标准值取为0.5 kN /m2 楼面活荷载标准值：水泥砂浆楼面取为2.0KN/m2 ；走廊、门厅取为2.5 KN/m2；卫生间取为2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值： （式中为屋面积雪分布系数）5.2.3楼板内力分析及配筋计算在各层楼盖平面，梁系把楼盖分为一些单向板和双向板。如果各版块比较均匀，可按连续单向板或双向板查表经行计算，如果各版块分布不均匀，精确的计算可取不等跨的连续板为计算模型，用力矩分配法求解内力。为计算简便，板块的计算跨度近似取轴线之间的距离。本楼盖采用整体式钢筋混凝土结构楼盖梁格布局如下图所示，选取第三层楼面进行板的设计。参见楼面地面建筑构造（01J304），做法如前所述。计算简图如下图5-4所示：如下图所示,可将该区板块分为A、B两种板，分别计算如下： 图5-4楼盖梁格布置图1 A区格板（双向板）:恒荷载设计值：活荷载设计值： A区格板为四边固定，则单位板宽跨中弯矩：单位板宽支座弯矩：保护层厚度取20mm，钢筋选用8。则短跨方向跨中截面有效高度：支座处均为76mm，取，A区格板配筋计算结果见下表5-3 表5-3 A区格板配筋计算位置截面h0/mmMAs(mm)选配钢筋实配钢筋跨中lx方向764.2193.98200251ly方向681.55808220228支座B边支座（lx方向)76-6.63306.18160314B边支座（ly方向）76-4.65214.78200251（2）B区格板（单向板）1）2）、荷载组合设计值 由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合： 故取由可变荷载效应控制的组合：3）、内力计算 取1m板作为计算单元，按弹性理论计算，取B区格板的计算跨度。如B区格板两端是完全简支的情况，则跨中弯矩为 考虑到B区格板两端的嵌固作用，故跨中弯矩取为 B区格板如果两端完全嵌固，则支座弯矩为 ，考虑到支座两端不是完全嵌固，故取支座弯矩为 B区格板的弯矩计算表见表5-4表5-4 B区格板的弯矩计算表截面跨中支座弯矩系数1/10-1/144.02-2.87板保护层厚度取20mm，选用6钢筋作为受力主筋，则板的截面有效高度为：混凝土采用C30，则，板受力筋选用，B区格板配筋计算见表5-5表5-5 B区格板配筋计算截面跨中支座4.02-2.870.04740.03980.9760.980178.3137.5选配钢筋61506150实配钢筋（mm）1891895.3横向框架在竖向荷载作用下的计算5.3.1横向框架简图1、假定框架柱嵌固于基础顶面之上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的尺寸不变，故框架梁的跨度等于柱截面型心之间的距离，此处取轴线横向框架示意计算，计算简图如图5-5所示。 图5-5 轴线横向框架简图2、楼面梁布置简图、横向框架计算简图分别如图5-6和5-7所示图5-6 梁布置简图 图5-7 轴横向框架计算单元简图由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如5-7图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和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。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。5.3.2 恒荷载作用计算1、恒荷载计算各构件恒荷载计算（1）墙、门、窗单位面积重力荷载外墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3，考虑了外墙保温）内侧20mm抹灰，则外墙重力荷载为：120.2+170.022.74 KN/m2 内墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3）双侧各20mm抹灰，则内墙重力荷载为：120.2+170.0223.08 KN/m2 木门单位面积重力荷载： 0.2 kN / m 2铝合金窗单位面积重力荷载： 0.4 kN / m 2恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图5-8所示： 图5-8 梁上恒载作用示意图（1）对于第 6 层、代表横梁自重，为均布荷载形式。=0.30.7251.05=5.513 kN/m =0.250.4251.05=2.625 kN/m 为屋面板传给横梁的梯形荷载,由图5.3-3 关系可得相应尺寸，并将这些分布荷载转化为等效均布荷载值如下： P1、P2分别由边纵梁、中纵梁、中间次梁直接和间接传给柱的恒载，它包括主梁自重、楼板自重、次梁自重、女儿墙自重等重力荷载，计算如下：P1=女儿墙自重+板传荷载+次梁自重+主梁自重P2=板传荷载+次梁自重+主梁自重P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：（2）对于 15 层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第 6 层。=5.513+3.08（6.6-0.6）=23.993kN/m =2.625 kN/m 为楼面板传给横梁的梯形荷载，转化为均布荷载P1 =板传荷载+外纵墙+内横墙+梁自重 P2 =板传荷载+外纵墙+内横墙+ 梁自重P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：将以上横载计算结果汇总于表5-6所示：表5-6 横向框架恒载汇总表层次6505132.62516.36148.84174.1029.7734.821523.9932.6259.10166199.6733.239.932、恒荷载作用下的内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图 5-10所示、所得弯矩图如图5-11所示。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算过程还应考虑柱自重。梁端、柱端弯矩的计算： 梁、柱线刚度如图 5-9 所示： 图5-9 各层梁、柱线刚度示意图恒荷载作用下梁的固端弯矩计算：(1) 对于第6层： （1） 对于第51层 综上可得：第6层: 第5-1层：3、分配系数计算第6层：B轴： C轴： 第52层：B轴： C轴：第1层： B轴：C轴：恒荷载作用下横向框架的弯矩二次分配及弯矩图分别如下图5-10及图5-11所示：图5-10恒荷载作用弯矩二次分配计算图 图5-11恒荷载作用下弯矩图5.3.3 活荷载作用计算1、活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图 5-12所示:图5-12 梁上活载作用示意图对于第6层：1）屋面活荷载板的面荷载为2.0KN/m，传递给BC、CD梁的为梯形荷载，等效转化为均布荷载：P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下： 2）雪荷载（0.6KN/m）P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：对于 15 层(楼板、卫生间、取为2.0kN/m2，走廊取为2.5kN/m2)P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：著水电土0