吉林省长春市某大学综合楼建筑结构设计书

1、目 录 第 1 章 建筑设计说明.1 1.1 工程概况 .1 1.1.1 工程名称.1 1.1.2 工程地点.1 1.1.3 建筑面积.1 1.1.4 建筑等级.1 1.1.5 功能及分区.2 1.1.6 使用功能说明.2 1.1.7 结构体系.3 1.1.8 设计标高.3 1.1.9 工程地质条件及地理情况.3 1.1.10 荷载.4 1.1.11 技术经济条件.4 1.2 总平面设计 .4 1.2.1 总平面布局.4 1.3 防火及安全疏散设计 .6 1.3.1 防火 .6 1.3.2 安全疏散 .7 1.4 采光设计 .9 1.5 通风设计 .10 1.6 特殊构造设计 .11 1.6.

2、1 屋面设计 .11 1.6.2 排水设计.12 1.6.3 勒脚设计 .12 1.6.4 散水设计 .13 1.6.5 地坪与地面设计 .14 1.6.6 墙体设计 .14 1.6.7 其它细节部分设计.15 第 2 章 结构设计计算书.16 2.1 结构设计说明 .16 2.1.1 结构选型 .16 2.1.2 结构布置 .16 2.1.3 基础方案 .16 2.1.4 建筑材料的选取填 .16 2.1.5 构件尺寸初选 .17 2.1.6 结构计算单元的选取 .18 2.2 重力荷载计算 .18 2.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 .18 2.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值 .19

3、 2.2.3 梁、柱、墙、门窗重力荷载计算 .19 2.2.4 重力荷载代表值.20 2.3 框架侧移刚度计算 .22 2.3.1 框架梁线刚度计算 .22 2.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 .23 2.4.1 横向自振周期计算.23 2.4.2 水平地震作用标准值和位移的计算.24 2.4.3 水平地震作用位移验算.25 2.4.4 水平地震作用下框架内力计算.25 2.5 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 .28 2.5.1 风荷载标准值 .28 2.5.2 风荷载的标准值： .28 2.5.3 为简化计算，将矩形荷载转化成集中力（）.28 ik F 2.5.6

4、风荷载作用下框架结构内力计算 .29 2.6 竖向荷载作用下框架结构内力计算 .31 2.6.1 计算单元 .31 2.6.2 荷载计算.32 2.6.3 活荷载及内力分析.35 2.7 框架内力组合 .40 2.7.1 框架梁内力组合.40 2.7.2 框架柱内力组合.43 2.8 截面设计 .53 2.8.1 框架梁 .53 2.8.2 框架柱 .56 2.9 楼梯设计 .60 2.9.1.梯段板设计 .60 2.9.2 平台板的设计.61 2.9.3 平台梁设计.62 2.10 基础设计 .63 2.10.1 确定基础底面面积.63 2.10.2 基础高度验算.64 2.10.3 基础抗

5、冲切验算.64 2.10.4 基础底板配筋计算.64 结束语.65 外文文献：.66 参考文献.72 致 谢.73 附 录.74 第第 1 1 章章 建筑设计说明建筑设计说明 1.11.1 工程概况工程概况 1.1.1 工程名称：吉林省长春市某大学综合楼 1.1.2 工程地点：位于吉林省长春市某大学院内 1.1.3 建筑面积： 该工程占地面积为 1005.55 m2,总建筑面积为 6033.30m2。 1.1.4 建筑等级： 耐火等级为级，根据建筑设计防火规范GB 50016-2006 第 5.1.7 条规 定，民用建筑的耐火等级为一、二级的最多允许层数为以下情况： (1) 9 层及 9 层以

6、下的居住建筑(包括设置商业服务网点的居住建筑)； (2) 建筑高度小于等于 24m 的公共建筑； (3) 建筑高度大于 24m 的单层公共建筑； (4) 地下、半地下建筑(包括建筑附属的地下室、半地下室)； (5) 厂房； (6) 仓库； (7) 甲、乙、丙类液体储罐(区)； (8) 可燃、助燃气体储罐(区)； (9) 可燃材料堆场； (10) 城市交通隧道。 建筑防火分区的最大允许建筑面积为 2500m2 。本工程为建筑高度为 25.5m 的公共建筑，共 6 层，局部 7 层，因此该大楼的耐火等级可以选择级。 1.1.5 功能及分区： 该楼建成后主要用途为办公，共 6 层，局部 7 层，层高

7、均为 3.6m，每层均 需设置公共卫生间、少量办公室。该大楼高度为 25.5m。 1.1.6 结构体系： 钢筋混凝土框架结构，设计使用年限 50 年。 结构选型依据：本工程为多层建筑，需要大空间和对建筑平面的灵活布置。 多层建筑一般经常采用的结构有砌体结构和钢筋混凝土框架结构，综合两种结 构的特点比较，钢筋混凝土结构主要靠梁柱承重，结构自重轻，容易实现大空 间、空间布置灵活的特点，砌体结构空间布置不灵活，不易实现大空间。结合 建筑设计要适用、经济、安全、可靠的特点，选择钢筋混凝土框架结构是比较 合理的。 1.1.7 设计标高： 一层室内地坪标高为0.000(相对于黄海高程系绝对标高为 119.

8、5m)，室外 地坪标高为-0.450m。 1.1.8 工程地质条件及地理情况 场地平坦，在水平方向土层分布均匀。 各岩土层力学指标汇总表 1.1 层号岩土层名称fak(kpa) 模量 (mpa) 容重 (KN/m3) 厚度(m) 1素填土180.50.8 2含粘性土粗砾砂38025/E0202.03.0 3花岗岩强风化带100040/EO231.02.5 4花岗岩中风化带2000200/E0252.54.0 5花岗岩微风化带40001000/ E026 水文地质概况：最高地下水-3.0m，常年-3.9m，无腐蚀性, 土壤最 大冻结深度：50cm。 。 抗震设计条件：抗震设防烈度 7 度；设计基

9、本地震加速度为 0.10g；设计地震分组为第一组：建筑场地为类。 建设地点的地理概况：地面粗糙度为 B 类，场地内地势平坦，无障 碍物影响施工，附近空地可临时使用。基地海拔标高约为 46.7 米， 基本与城市道路标高平齐。 室外环境类别：二 b 类。 1.1.10 荷载 基本风压：0.55kN/m 基本雪压：0.40kN/m 1.1.11 技术经济条件 1交通运输条件：公路由场地附近通过，运输工具主要是汽车和平板车。 2建筑企业概况： 市区有混凝土预制构件厂相距 10km；木材加工厂距工地 8km 技术装备情况：施工单位设备齐全，可满足施工要求。 现场内水、电、路情况：附近有上水管网及供电设施

10、，可以利用场 地内道路，可由城市干路修道工地。 3材料供应情况：各种材料货源充足。 4劳动力情况：劳动力供应充足。 1.1.12 工程日期 1）开工日期：2011 年 3 月 1 日。 2）竣工日期：2011 年 11 月 30 日。 1.21.2 总平面设计总平面设计 1.2.1 总平面布局 设计依据及设计情况如下： （1）防火间距 根据建筑设计防火规范GB50016-2006 第 5.2.1 条规定，民用建筑之间 的防火间距不应小于表 1.2 的规定。 表 1.2 民用建筑之间的防火间距(m) 耐火等级 一、二级 三级 四级 一、二级 679 三级 7810 四级 91012 注： 1两座

11、建筑物相邻较高一面外墙为防火墙或高出相邻较低一座一、二级耐火等级建筑物 的屋面 15m 范围内的外墙为防火墙且不开设门窗洞口时，其防火间距可不限； 2相邻的两座建筑物，当较低一座的耐火等级不低于二级、屋顶不设置天窗、屋顶承重 构件及屋面板的耐火极限不低于 1.00h，且相邻的较低一面外墙为防火墙时，其防火间距不 应小于 3.5m； 3相邻的两座建筑物，当较低一座的耐火等级不低于二级，相邻较高一面外墙的开口部 位设置甲级防火门窗，或设置符合现行国家标准自动喷水灭火系统设计规范GB 50084 规定的防火分隔水幕或本规范第 7.5.3 条规定的防火卷帘时，其防火间距不应小于 3.5m； 4相邻两座

12、建筑物，当相邻外墙为不燃烧体且无外露的燃烧体屋檐，每面外墙上未设置 防火保护措施的门窗洞口不正对开设，且面积之和小于等于该外墙面积的 5%时，其防火 间距可按本表规定减少 25%； 5防火间距应按相邻建筑物外墙的最近距离计算，当外墙有凸出的燃烧构件时，应从其 凸出部分外缘算起。 该建筑物在上述规定范围之内无其他建筑物，符合规范规定。 （2）道路 根据建筑设计防火规范GB50016-2006 第 6.0.9 条规定，消防车道的净 宽度和净空高度均不应小于 4.0m。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于 3% 。消防车道与厂房(仓库)、民用建筑之间不应设置妨碍消防车作业的障碍物。 该建筑物周围环形道

13、路及其他道路的最小宽度为 4.80m，建筑物周围场地比较 平整，基本无坡度，满足消防车道要求。 根据民用建筑设计通则GB50352-2005 第 522 条规定，建筑基地 道路宽度应符合下列规定： 1) 单车道路宽度不应小于 4m，双车道路不应小于 7m； 2) 人行道路宽度不应小于 1.50m； 3) 利用道路边设停车位时，不应影响有效通行宽度； 4) 车行道路改变方向时，应满足车辆最小转弯半径要求；消防车道路应按 消防车最小转弯半径要求设置。 该场地的道路单行道的最小宽度为 4.80m，人行道最小宽度大于 1.5 m，转 弯处的转弯半径等均满足设计要求。 1.31.3 防火及安全疏散设计防

14、火及安全疏散设计 1.3.1 防火 根据建筑物耐火等级的规定，该建筑物耐火等级为二级，所有的墙、柱、 梁、楼板，疏散楼梯及屋顶承重构件全部采用不燃材料，吊顶(包括吊顶搁栅) 采用不燃材料或难燃材料。 根据建筑设计防火规范GB 50016-2006 第 5.1.7 条规定耐火等级为一、 二级的建筑物的防火分区的最大面积为 2500，该防火分区满足规定。防火卷 帘应满足以下规定： 1) 防火卷帘的耐火极限不应低于 3.00h。当防火卷帘的耐火极限符合现行 国家标准门和卷帘耐火试验方法GB 7633 有关背火面温升的判定条件时， 可不设置自动喷水灭火系统保护；符合现行国家标准门和卷帘耐火试验方法 G

15、B 7633 有关背火面辐射热的判定条件时，应设置自动喷水灭火系统保护。自 动喷水灭火系统的设计应符合现行国家标准自动喷水灭火系统设计规范GB 50084 的有关规定，但其火灾延续时间不应小于 3.0h； 2) 防火卷帘应具有防烟性能，与楼板、梁和墙、柱之间的空隙应采用防火 封堵材料封堵。 3) 根据建筑设计防火规范GB50016-2006 第 7.1.5 条规定，防火墙上不 应开设门窗洞口，当必须开设时，应设置固定的或火灾时能自动关闭的甲级防 火门窗。该建筑在一层的机房的防火墙上开窗，该窗为固定窗，满足规范要求。 4) 防火分区划分，自动扶梯周围用防火卷帘划分出一个防火分区，疏散楼 梯用防火

16、墙和防火门划分出一个防火分区，每层的其他部分各自成为一个防火 区。每个分区面积均小于 2500，满足规范要求。 1.3.2 安全疏散 （1）安全疏散距离 根据建筑设计防火规范GB50016-2006 第 5.3.1 条和第 5.3.13 条规定， 民用建筑的安全出口应分散布置。每个防火分区、一个防火分区的每个楼层， 其相邻 2 个安全出口最近边缘之间的水平距离不应小于 5m。民用建筑的安全疏 散距离应符合下列规定： 1) 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的距离应符合表 1.3 的 规定； 2) 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近非封闭楼梯间的距离，当房间位 于两个楼梯间之间时，应按表

17、 1.3 的规定减少 5m；当房间位于袋形走道两侧或 尽端时，应按表 1.3 的规定减少 2m； 3) 楼梯间的首层应设置直通室外的安全出口或在首层采用扩大封闭楼梯间。 当层数不超过 4 层时，可将直通室外的安全出口设置在离楼梯间小于等于 15m 处。 表 1.3 直接通向疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的最大距离(m) 位于两个安全 出口之间的疏散门 位于袋形走道 两侧或尽端的疏散门 耐火等级 耐火等级 名称 一、二级 三级 四级 一、二级 三级 四级 托儿所、幼儿园 25 20 20 15 医院、疗养院 35 30 20 15 学校 35 30 22 20 其它民用建筑 40 35 25

18、 22 20 15 注： 1 一、二级耐火等级的建筑物内的观众厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，基 室内任何一点至最近安全出口的直线距离不大于 30m。 2 敞开式外廊建筑的房间疏散门至安全出口的最大距离可按本表增加 5m； 3 建筑物内全部设置自动喷水灭火系统时，其安全疏散距离可按本表规定增加 25%； 4 房间内任一点到该房间直接通向疏散走道的疏散门的距离计算：住宅应为最远房间 内任一点到户门的距离，跃层式住宅内的户内楼梯的距离可按其梯段总长度的水平投影 尺寸计算。 该建筑各层都有两个安全楼梯疏散出口，安全出口的水平距离约为 43m， 建筑内距最近安全出口的最大距离为 21.5m。首层

19、有 3 个安全出口，其中两侧 的出口为走道直接通往室外的出口，且各个出口之间的水平距离均大于 5m，满 足规范要求。 （2）疏散楼梯设计 本建筑共设有二楼梯间，位于建筑的两侧，一间电梯间位于东部楼梯间旁。 楼梯采用双跑楼梯，楼梯间进深为 8.7 米，开间为 4.8 米，楼梯共分 18 个 踏步，踏步高为 0.167（不大于 0.175 米） ，踏步宽为 0.30（不小于 0.26 米） ， 休息平台宽度为 1.63 米（大于楼梯梯段净宽） ，楼梯井宽 100mm，一侧设栏杆， 栏杆高度为 900mm。楼梯间设窗，保证自然通风和采光。以上设计满足建筑住 宅设计规范 GB 500961999(20

20、05 修订)的要求： 1）楼梯梯段净宽不应小于 1.10。一边设有栏杆的梯段净宽不应小于 1。 （注： 楼梯梯段净宽系指墙面至扶手中心之间的水平距离。 ） 2）楼梯踏步宽度不应小于 0.26，踏步高度不应大于 0.175。扶手高度 不 宜小于 0.90m。楼梯水平段栏杆长度大于 0.50m 时，其扶手高度不应小于 1.05m。楼梯栏杆垂直杆件间净空不应大于 0.11m。 3）楼梯平台净宽不应小于楼梯梯段净宽，并不得小于 1.20。楼梯平台的 结构下缘至人行过道的垂直高度不应低于 2。入口处地坪与室外地面应有高 差，并不应小于 0.10m。 4）楼梯井宽度大于 0.11时，必须采取防止儿童攀滑的

21、措施。 建筑设计防火规范GB50016-2006 第 7.4.1 条规定，疏散用的楼梯间应符 合下列规定： 1) 楼梯间应能天然采光和自然通风，并宜靠外墙设置； 2) 楼梯间内不应设置烧水间、可燃材料储藏室、垃圾道； 3) 楼梯间内不应有影响疏散的凸出物或其它障碍物； 4) 楼梯间内不应敷设甲、乙、丙类液体管道； 5) 公共建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道； 6) 居住建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道和设置可燃气体计量表。当 住宅建筑必须设置时，应采用金属套管和设置切断气源的装置等保护措施。 该建筑的楼梯间靠外墙设置，外侧与窗户向临，能充分利用天然采光和自 然通风，楼梯间内无管道等影响安全

22、疏散的设备，楼梯间的墙全部采用防火墙， 符合防火疏散要求。 建筑设计防火规范GB50016-2006 第 7.4.12 条规定，建筑中的疏散用门 应符合下列规定： 1) 民用建筑和厂房的疏散用门应向疏散方向开启。除甲、乙类生产房间外， 人数不超过 60 人的房间且每樘门的平均疏散人数不超过 30 人时，其门的开启 方向不限； 2) 民用建筑及厂房的疏散用门应采用平开门，不应采用推拉门、卷帘门、 吊门、转门； 3) 仓库的疏散用门应为向疏散方向开启的平开门，首层靠墙的外侧可设推 拉门或卷帘门，但甲、乙类仓库不应采用推拉门或卷帘门； 4) 人员密集场所平时需要控制人员随意出入的疏散用门，或设有门禁

23、系统 的居住建筑外门，应保证火灾时不需使用钥匙等任何工具即能从内部易于打开， 并应在显著位置设置标识和使用提示。 该建筑属于人员密集场所，防火门采用乙级防火门且为平开门，其开启方 向为向楼梯开，底层楼梯的安全出口开向室外。 1.4 采光设计采光设计 长春市位于我国类光气候区，根据建筑采光设计标准GB/T 50033- 2001 第 3.13 条规定，对于作业精确度要求精细，识别对象的最小尺寸在 0.3mm1.0mm 之间的采光等级为级，该建筑的采光等级为级，采用侧面采 光，侧面采光时的采光系数最低值 Cmin=2%。根据第 5.0.1 条相关规定，对于 类光气候区的普通玻璃单层铝窗采光，采光等

24、级为级的民用建筑采用侧窗采 光时的窗地面积比为 1/6。该建筑的窗选用铝合金玻璃窗，窗的尺寸见建筑设计 图，下面对窗地面积比进行验算： 标准层及顶层各房间窗面积： 2.42.1=5.04 m2 ； 需要采光地面面积： 8.76.9=30.02m2； 窗地面积比： 5.04/30.02=1/6(满足要求)； 根据建筑采光标准第 5.0.2 条规定，侧面采光时的采光系数由下式计算： (1.1) mindtwc CCK KKK r =AAAA 式中 Cd侧窗窗洞口的采光系数，可按本标准第 5.0.5 条的规定取值； K侧面采光的总透射比； K侧面采光的室内反射光增量系数，可按本标准附录 D 表 D-

25、5 的规定 取值； Kw侧面采光的室外建筑物挡光折减系数，可按本标准附录 D 表 D-6 的规定取值； Kc侧面采光的窗宽修正系数，应取建筑长度方向一面墙上的窗宽总和 与建筑长度之比。 注： 1在、类光气候区(不包含北回归线以南的地区)，应考虑晴天方向系数 (Kf)，可按本标准附录 D 表 D-3 的规定取值。 2侧面采光时，窗下沿距工作面高度 hx1m 时,采光系数的最低值应为窗高等于窗上沿 高度(hs)和窗下沿高度(hx)的两个窗的采光系数的差值(图 5.0.5-3)。 3侧面采光口上部有宽度超过 1m 以上的外挑结构遮挡时，其采光系数应乘以 0.7 的挡 光折减系数。 4侧窗窗台高度大于

26、或等于 0.8m 时，可视为有效采光口面积。 根据上述规定对式中相关数值取值： Cd：计算点距离与窗高之比 B/hc=13.2/2.4=5.5，采光区域开间宽 l 与进深 b 之 比 l/b=30/26.41，查相关图表得 Cd=0.3； K： K =cw (1.2) 采光材料的透射比，可按本标准附录 D 表 D-7 的规定取值，采用双层 隔热玻璃，取值为 0.64； c窗结构的挡光折减系数，可按本标准附录 D 表 D-8 的规定值，单层 铝窗，取值为 0.75； w窗玻璃的污染折减系数，可按本标准附录 D 表 D-9 的规定取值，房 间污染程度为清洁，玻璃垂直，取值为 0.9； K =cw=

27、0.640.750.9=0.432； K：B/hc=5.5，近似取 0.4，取值为 1.95； j r Kw：建筑物对面没有遮挡物，取值为 1.0； Kc：取值为 5.47/(6.07)=0.9； 则Cmin=0.30.4321.951.00.9=22.7%2%，满足要求。 1.51.5 通风设计通风设计 本工程因无特殊卫生标准要求，故室内采用自然通风，即借助热压及风压 使室内外空气进行交换。设机械通风设备，以备在冬夏季节自然通风无法满足 室内环境要求时，及时调节室内温度、湿度，给顾客创造舒适的休息环境。采 用双侧平推窗，可满足春秋季节自然通风设计的要求。当卫生间无自然通风时， 应采取有效的通

28、风排气措施。因此设置相应的消音、通风排气措施，满足规范 要求。 1.61.6 特殊构造设计特殊构造设计 1.6.1 屋面设计 如图 1.5 所示，屋面设计的基本思路是：由下往上依次为结构层、保温层、 找平层、防水层和保护层(上人屋面需要考虑保护层，非上人屋面可以不做保护 层)。该建筑的屋面做法如下： 结构层为 100mm 厚钢筋混凝土；保温层选用 70mm 厚水泥蛭石保温；找平 层为 20mm 厚 1：3 水泥砂浆；防水层选用 SBS 改性沥青防水卷材。该屋面为 不上人屋面，不做保护层。 图 1.5 屋顶保温做法详图 1.6.2 排水设计 图 1.6 雨水口构造图 屋顶采用女儿墙内檐排水，屋面

29、设一定坡度，进行有组织排水，根据通 用建筑设计通则GB 50352-2005 第 6.13.2 条规定，屋面排水坡度应根据屋顶 结构形式，屋面基层类别，防水构造形式，材料性能及当地气候等条件确定， 卷材防水、刚性防水的屋面的屋面排水坡度为 2%5%，本工程屋面坡度采用 3%，具体组织情况见建筑设计图屋顶平面图图纸。 雨水口是屋面雨水汇集并排至水落管的关键部位，构造上要求排水畅通、 防止渗漏和堵塞。穿过女儿墙的雨水口，采用侧向铸铁雨水口，亦要加铺一层 油毡铺入雨水口，50mm 以上用沥青胶粘牢，再加铁篦，如图 1.6 所示。水落管 的个数和尺寸大小应经过计算得到，根据室外排水设计规范GB 500

30、14 -2006 第 3.2.1 条规定，雨水设计流量，应按下列公式计算： QsQF 式中 Qs雨水设计流量(Ls)； q设计暴雨强度 EL(shm2)L； 径流系数； F汇水面积(hm2)。 注：当有允许排入雨水管道的生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。 在该建筑的正面和背面各设置 5 个雨水口，每侧两个雨水口的间距 为 15.8m。总共需要设置 10 个落水管，水落管采用塑料管，内径为 75mm，最大泄流量为 10L/S，10 个落水管的最大泄流量之和为 100L/S， 大于雨水设计流量，满足要求。 1.6.3 勒脚设计 勒脚是墙身接近室外地面的部分。一般情况下，其高度为室内地坪与

31、室外 地面高差部分，该建筑勒脚高度为 0.3m，即室内地坪与室外地面高差部分。为 了防止室外雨水对勒脚部位的侵蚀，勒脚外表面做水泥砂浆抹面，为防止抹灰 起壳脱落，增加咬口进行加强，如图 1.7 所示。勒脚受潮会影响墙身，因此需 要在勒脚处设防潮层。室内地坪无高差且高于室外地坪，所以无需设垂直防潮 层，只需进行水平防潮。水平防潮层应设置在距室外地面 150mm 以上的勒脚砌 体中，以防止地表水反渗的影响，同时考虑到室内实铺地坪层下填土或垫层的 毛细作用，故一般将防潮层设置在地坪的结构层厚度之间的砖缝处，如图 1.7 所示，图中-0.060 标高所示为细石混凝土防潮层。 图 1.7 散水构造图 1

32、.6.4 散水设计 散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式 确定,宜为 6001000mm，选用 900mm；散水的坡度可为 3%5%，选用 5%。 散水采用混凝土时，宜按 26m 间距设置伸缝。散水与外墙之间设缝，缝宽为 20mm，缝内应填沥青类材料。散水构造图见图 1.7。 1.6.5 地坪与地面设计 地坪系指建筑物底层与土壤相接触的结构构件，由面层和基层两部分组成， 基层主要是结构层，在地基较差时为加固地基增设垫层。地坪的面层采用 10mm 厚 1：2 水泥砂浆抹面，结构层采用 120mm 厚 C10 混凝土层，垫层为 120mm 厚碎石垫层，对垫层以下土层进行

33、夯实。 该建筑的地面采用瓷砖地面，其特点是表面光洁、美观，不易起灰，其造 价较水泥地面高，其做法是在结构层上用 15mm 厚的 1：3 水泥砂浆打底，10 厚 1：1.5 水泥、瓷砖。办公室的地面采用木地板地面，具有有弹性，导热系数 小，不起尘，易清洁等特点。 卫生间内地面高度要比同层地面高度低 30mm，且向地漏有 1%的坡度，利 于排水。卫生间的地漏要进行防水处理，其构造措施见图 1.8 所示。 图 1.8 卫生间地漏防水节点构造图 1.6.6 墙体设计 该建筑的楼梯间、卫生间及内隔墙的墙体采用 240mm 厚炉渣空心砖砌块墙 体，外墙采用 240mm 厚蒸压混凝土砌块墙体。 室外墙体装修

34、贴瓷砖，其颜色由当地相关规划部门确定；室内墙体采用白 色水溶性涂料粉刷。 在地面与墙面的交接处，要做踢脚线，高度为 150mm，比墙面抹灰突出 6mm。 卫生间的墙体与地面的交接处要进行防水处理，其具体做法见图 1.9。 图 1.9 卫生间墙体节点防水构造图 1.6.7 其它细节部分设计 倒置式屋面、檐沟及泛水的做法：如图 1.11 图 1.11 倒置式屋面、檐沟及泛水的做法 第第 2 2 章章 结构设计计算书结构设计计算书 2.12.1 结构设计说明结构设计说明 2.1.1 结构选型 本建筑物为办公楼，一般建筑平面的灵活布置，该建筑共 6 层，局部 7 层， 高 25.5m，为多层建筑。多层

35、建筑一般采用的结构类型有砌体结构和钢筋混凝 土框架结构，对两种结构类型进行比较：砌体结构主要是横墙承重，为了满足 抗震需求，需要布置较多的横墙，空间布置不灵活，而框架结构主要是梁柱承 重，结构自重轻，而且空间布置灵活，根据结构建筑的适用、经济、安全、耐 久的原则，该工程选用钢筋混凝土框架结构。 2.1.2 结构布置 平面布置应该简单、对称、规则，梁中线与柱中线之间的偏心距离不宜大 于柱宽的 1/4。竖向布置应该均匀、少变化。该建筑属于丙类建筑，为一般建筑， 抗震设防烈度为 7 度，设计时抗震计算和构造措施按 7 度设计，该建筑总高小 于 30m，根据建筑抗震设计规范第 6.1.2 条规定，对于

36、现浇的钢筋混凝土框 架结构的房屋，烈度为 7 度，建筑物高度小于等于 30m 的房屋的框架为三级框 架。 2.1.3 基础方案 该建筑场地和地基条件简单，荷载分布均匀，建筑共 7 层，根据建筑地 基基础设计规范第 3.0.1 条规定，该建筑的地基属于丙级地基。本建筑采用柱 下独立基础。根据场地的地质条件，选择含粘性土的粗砾砂为持力层，地基承 载力特征值 =400kPa，基础顶面埋深取-0.5m，室内外高差 0.45m，底层柱的 ak f 计算高度 h=3.6+0.5+0.45=5.15m 2.1.4 建筑材料的选取填 该建筑的梁、板、柱和基础的混凝土全部采用 C30(fck =20.1N/mm

37、2 , ftk =2.01 N/mm2，fc=14.3N/mm2, ft=1.43N/mm2, Ec=3.0104N/mm2)，受力钢筋全部采用 HRB335 级(fy= fy=300N/mm2,E=2.0105N/mm2 ),箍筋均采用 HPB235 级(fy= fy=210N/mm2,E=2.1105N/mm2 )。填充墙采用 200 厚炉渣空心砌块墙，外墙、 楼梯间、厕所电梯间采用 200 厚炉渣空心砌块墙。窗全部为塑钢窗，室内门为 木门，通向室外的门为白钢玻璃门，门窗的尺寸见建筑设计部分。 2.1.5 构件尺寸初选 （1）横向框架梁 边横梁： h=(1/121/8)l=(1/121/8

38、)6.9m=0.6m0.9m，取 0.70m, b=(1/21/3)h=(1/21/3)0.60m=0.200.30m，取 0.30m。 bh=0.30m0.60m 中横梁：bh=0.30m0.70m. （2）纵向框架梁 h=(1/121/8)l=(1/121/8)8.7m=0.7m0.9m，取 0.70m, b=(1/21/3)h=(1/21/3)0.70m=0.200.35m，取 0.30m。 bh=0.30m0.70m （3）梁 h=(1/151/12)l=(1/151/12)8.7m=0.44m0.55m,取 0.50m, b=(1/121/3)h=(1/21/3)0.45m=0.17

39、0.25m,取 0.25m。 bh=0.25m0.550 柱的尺寸可以根据柱的轴压比按下列公式计算： 与 cN c f N A nFgN E 式中 N为柱组合的轴压力设计值； F按简支状态计算的负载面积； 折算在单位面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可 E g 近似取 1215kN/ m2，本建筑选用 13kN/ m2； 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取 1.3，不等跨内柱b 取 1.25，等跨内柱取 1.2； n为验算截面以上楼层层数； 柱截面面积； c A 混凝土轴心抗压强度设计值； c f 框架柱轴压比限值，此处可近似取，即对一级、二级和三级抗震等 N 级，分别取

40、 0.7、0.8 和 0.9，该建筑为三级抗震，取 0.8。 边柱 mmmmmmAc47947910 7 . 229 3 . 148 . 0 610130 . 36 . 63 . 1 23 3 中柱 mmmmmmAc527527278182 3 . 149 . 0 6101315 . 5 6 . 625 . 1 2 3 一层柱取： 650650；二层柱取：500500 2.1.6 结构计算单元的选取 对横向框架进行计算，选取轴线 5 上的框架做计算对象，如图 2.2。 8.7m8.7m 5.15m 18m 8.7m8.7m 6.6m2.7m6.9m 18m 5.15m 图 2.2 轴 5 横向

41、框架 2.2 重力荷载计算重力荷载计算 2.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值 （1）屋面恒载 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m2 1:3 水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2 苯板保温层 50mm 0.5kN/m2 1:10 水泥珍珠岩找 1/215.63%1/211 1.3kN/m2 一毡二油隔气层 0.1 kN/m2 1:3 水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2 现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2 板底抹灰 15mm 0.26kN/m2 合计 5.9 kN/m2 （2） 楼面恒载 8 mm 厚瓷面砖 0.00817.8=0.14 kN/m2 30mm 厚细石混凝

42、土 0.03424 0.72 kN/m2 现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2 板底抹灰 15mm 0.26 kN/m2 合计 3.62 kN/m2 2.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/ m2 17 层楼面活荷载标准值 2.0kN/ m2 屋面积雪荷载标准值 0.40kN/ m2 2.2.3 梁、柱、墙、门窗重力荷载计算 梁、柱重力荷载标准值的计算结果见表 2.1。 外墙为 240 厚蒸压灰砂砖墙体，墙的外侧贴瓷砖（0.5 kN/ m2） ，内侧 20 石 膏砂浆抹灰 表 2.1 梁柱重力荷载标准值计算 楼层构件bhgLnGiG 纵梁 10.

43、300.6025.001.054.7256.624748.44 纵梁 20.300.4525.001.053.546.622748.44 纵梁 30.300.3025.001.052.362.41267.968 横梁 10.300.6025.001.054.7256.6441372.14 2702.64 1 柱0.650.6525.001.1011.624.2482342.592342.59 纵梁 10.300.6025.001.054.7256.624748.44 纵梁 20.300.4525.001.053.546.622748.44 纵梁 30.300.3025.001.052.362.

44、41267.968 横梁 10.300.6025.001.054.7256.6441372.14 2702.64 2-7 柱0.500.5025.001.106.8753.048990990 电梯间、楼梯间、厕所外墙采用 200mm 炉渣空心砖砌块墙体两面抹灰（石 膏砂浆） 除以上墙体外的其它墙体采用 200mm 厚炉渣空心砖砌块，墙体两面各有 20mm 石膏砂浆抹灰， 木门单位面积重 0.2 kN/ m2，塑钢窗单位面积重 0.4 kN/ m2,木框玻璃窗 0.3 kN/ m2，钢铁折叠门 0.45 kN/ m2。 2.2.4 重力荷载代表值 计算地震作用时，房屋的重力荷载代表值应取结构和构

45、配件自重标准值和 各可变荷载组合值之和，并按下式计算： = E G K G Ei j Ki G 式中 重力荷载代表值(kN)； E G 结构构件、配件的永久荷载标准值(kN)； K G 有关可变荷载标准值(kN)； Ki G 可变荷载的组合值系数，可按表 2.2 采用。 Ei j 该建筑不考虑屋面积灰荷载，屋面雪荷载组合系数取 0.5，屋面活荷载不计 入，楼面活荷载按等效均布荷载计算，组合系数取 0.5，根据公式 = E G K G Ei j Ki G 计算每层的重力荷载代表值得如下结果： 内外填充墙的计算： 首层 外墙 L1：墙厚 200mm，计算长度 8700mm，计算高度 3600mm

46、单跨体积：0.28.73.6=6.65m 单跨重量：196.65=126.4kN 首层数量：26 外墙 L2：墙厚 200mm，计算长度 2700mm，计算高度 3600mm 单跨体积：0.22.73.6=2.42m 单跨重量：192.42=45.96kN 首层数量：2 首层外墙重：126.426+45.962=3378.33kN 内墙 L1：墙厚 200mm，计算长度 6900mm，计算高度 3600mm 单跨体积：0.26.93.6=6.65m 单跨重量：6.56.65=43.23kN 首层数量：26 首层内墙重：43.2326=1123.85kN 首层墙体总重：3378.33+1123.

47、85=4502.18kN 标准层 外墙 L3：墙厚 200mm，计算长度 8700mm，计算高度 3600mm 单跨体积：0.28.73.6=4.75m 单跨重量：194.75=90.29kN 标准层数量：26 外墙 L4：墙厚 200mm，计算长度 2700mm，计算高度 3600mm 单跨体积：0.202.73.6=1.73m 单跨重量：191.73=32.83kN 标准层数量：2 标准层外墙重：90.2926+32.832=2413.2kN 内墙 L2：墙厚 200mm，计算长度 2400mm，计算高度 3600mm 单跨体积：0.206.63.6=4.75m 单跨重量：6.54.75=

48、30.88kN 标准层数量：61 标准层内墙重：30.8861=1883.38kN 标准层墙体总重：2413.2+1883.38=4296.58kN 女儿墙重：0.750.24(72.84+15.36)219=603.29 各层重力荷载代表值为： 11219.43 10440.33 10440.33 10440.33 10440.33 10440.33 9978.79 图 2.3 各质点的重力荷载代表值 表 2.2 组合值系数 2.3 框架侧移刚度计算框架侧移刚度计算 2.3.1 框架梁线刚度计算 表 2.3 横梁线刚度计算表 类别 层 次 EC(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)l(

49、mm)ECI0/l(Nmm) 1.5ECI0/l(Nmm ) 2ECI0/l(Nmm) 12.810430060010.81094.1710106.2510108.341010边横 梁2-72.8104300600 10.8109 6600 4.1710106.2510108.341010 12.81043003001.351091.4310102.1410102.861010走道 梁2-72.81043003001.35109 2400 1.4310102.1410102.861010 表 2.4 柱（中柱）线刚度计算表 层次 hc（mm ） EC(N/mm2)bh(mmmm)Ic(mm4)

50、ECIc/ hc (Nmm) 151502.801046506501.4910108.101010 可变荷载种类组合值系数 雪荷载0.5 屋面积灰荷载0.5 屋面活荷载不计入 按实际情况计算的楼面活荷载1.0 藏书库、档案库0.8 按等效均布荷载计算的楼面活荷载 其它民用建筑0.5 2-630002.80104500500 0.5010104.851010 在计算梁的线刚度时，考虑到楼板对框架梁截面惯性矩的影响，边框架梁的线 刚度为中框架梁的线刚度的 0.75 倍。 表 2.5 横向中框架柱侧移刚度 D 值 边柱（20 根）中柱（20 根） 层次 KacD边KacD中 D 10.515 0.4

51、040.355 0.6910.443 0.389 14.88 270.8620.301 0.466 1.160.3670.568 20.68 表 2.6 横向边框架柱侧移刚度 D 值 边柱（4 根）中柱（4 根） 层次 KacD边KacD中 D 10.3870.372 0.3270.5180.404 0.3552.728 270.6470.2440.3770.8660.3020.4673.376 D2/D1=17.608/24.056=0.770.70，故该框架柱为规范框架柱。 2.3.2纵向框架柱层间侧移刚度计算 表 2.9 纵向中框架柱侧移刚度 D 值 边柱（4 根）中柱（20 根） 层次

52、 KacDKacD D 10.515 0.4040.3551.031 0.505 0.443 10.28 270.862 0.301 0.466 1.7240.4630.716 15.184 表 2.10 纵向边框架柱侧移刚度 D 值 边柱（4 根）中柱（20 根） 层次 KacDKacD D 10.3870.3720.327 0.7730.459 0.403 9.368 260.6470.2440.3771.2930.393 0.608 12.668 D1/D2=19.648/27.852=0.710.7，故该框架柱为规范框架柱。柱的侧移刚度 D 值按下式计算： 2 12 c c i D h

53、 a= 式中，为柱侧移刚度修正系数 ，对不同情况按表 2.6 计算，其中表示 c aK 梁柱线刚度比。 表 2.12 柱侧移刚度修正系数 c a 边柱中柱 位置 简图 K 简图 K ca 2.42.4 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 2.4.1 横向自振周期计算 结构顶点的假像侧移可有以下公式计算： T m ；; n i kGi GV 1 s j ijGii DV 1 / n k kT 1 集中在 k 层楼面处的重力荷载代表值； K G 把集中在各层的重力荷载代表值视为水平荷载而得到的第 i 层的层间 Gi V 剪力； n j ij D 1

54、 第 i 层的层间侧移刚度； 、第 k,i 层的层间位移；ki s同层内框架柱的总数。 根据上述公式计算得到结构顶点的假想侧移计算结构如表 2.17。 表 2.17 结构顶点假想侧移计算 层数GKVGiDij T 79978.799978.799.95 315.78 610440.3320419.1220.36 305.83 510440.3330859.4530.76 285.47 410440.3341299.7841.17 254.71 310440.3351740.1151.58 213.54 210440.3362180.4461.99 161.96 111219.4373399.8

55、799.9799.97 计算基本周期：T 的量纲为 mm，取，计算公式为7 . 0 T TT T 7 . 1 1 sTT T 67 . 0 31578 . 0 7 . 07 . 17 . 1 1 2.4.2 水平地震作用标准值和位移的计算 896.5871979.9978533.1044043.1121985 . 0 85 . 0 Gi Geq 一般层 24 2 c ii i + 1234 2 c iiii i + 2 K K+ 固 结 2 c i i 12 c ii i + 0.5 2 K K + + 底 层 铰 接 2 c i i 12 c ii i + 0.5 12 K K+ 结构高度不

56、超过 40m 质量和刚度沿高度分布较均匀，以剪切变形为主，用 底部剪力法计算地震作用。多遇地震作用下，设防烈度为 7 度（加速度 0.10g ） ，查表 max=0.08 烟台市反应谱特征周期查表：Tg=0.35s,TgT15Tg 044 . 0 08 . 0 ) 67 . 0 35 . 0 ()( 9 . 0 max 9 . 0 1 1 T Tg 因为 T1=0.671.4Tg=1.40.35=0.49s.尚需考虑顶部附加水平地震作用。 顶部附加地震作用系数 n n=0.08T1+0.07=0.080.67+0.07=0.1236 结构总水平地震作用标准值：FEk=1Geq=0.044587

57、19.896=2583.68 kN 顶部附加的集中水平地震作用为：Fn=nFek=0.12362583.68 =319.34 kN )1 ( 7 1 nEK i i i ii i F HG HG F =11219.435.15+10440.33(8.15+11.15+14.15+17.15+20.15) i i iH G 7 1 +9978.7923.15=.4kN kNF HG HG F nEK i ii 34.1271236 . 0 168.2583 1027442.4 15 . 5 11219.43 )1 ( 7 1 11 1 同理：F2=187.52kN；F3=256.55kN； F4

58、=325.58 kN； F5=394.60kN; F 6=463.63kNF7=509.11kN Vi=Fi +Vi-1 V1=2583.68kN；V2=2456.34kN； V3=2268.82kN；V4=2012.27kN；V5=1686.69kN；V6=1292.09KN; V7=828.46kN 图 2.4 水平地震作用分布图 图 2.5 层间剪力分布图 2.4.3 水平地震作用位移验算 水平地震作用下框架结构层间位移 和顶点位移 ，分别依照公式 ；进行计算；其结果依靠层间弹性位移角控制。 n j ijGij DV 1 / n k k 1 弹性位移角 i i i h 表 2.18 横向

59、水平地震作用下的位移验算 层数ViDih 7828.460.8313.093000.00 0. 61292.091.2912.263000.00 0. 51686.691.6810.973000.00 0. 42012.272.009.293000.00 0. 32268.822.267.293000.00 0. 22456.34 2.455.033000.00 0. 12583.682.582.585150.000. 根据结构抗震规范规定，对于钢筋混凝土框架结构，1/550，由上表可 i 见，最大位移发生在第二层，其值 0.1/550=0.，满足要求。 2.4.4 水平地震作用下框架内力计算

60、 以中框架为例，第 i 层第 j 柱所分配到的剪力 Vij按照公式计 i n j ij ij ij V D D V 1 算。 柱上下端弯矩则按照联立求解。其中 y=y1+y2+y3+y4 hyVM yhVM ij a ij ij b ij 1 表 2.19 中框架各层边柱柱端弯矩及剪力计算 层数hViDijDi1Vi1KyM b i1M a i1 73.00828.4619432.216.050.8620.33115.9432.21 63.001292.0919432.225.030.8620.40030.0445.05 53.001686.6919432.232.670.8620.45044