大学实验楼毕业设计

毕业设计说明书毕业生姓名：专业：土木工程学号：指导教师所属系（部）：建筑工程系二〇年月摘要建筑地点：Buildinglocation:结构形式：框架结构constructionSystem:Framestructure建筑面积：5364m2floorArea:层数/高度：4层/stories/Height:4stories/m主要用途：教学mainUse:teaching关键词：框架结构framestructure现浇混凝土cast-in-placeconcrete独立基础Independentgrassroots屋面板roofplate正截面normalsection根据教学要求入手，从“灵活使用”的角度出发，绿化与建筑相结合，改善外部购物环境。内部采用大、中、小不同的空间尺寸以及斜线、曲线等不同的要素，构成了看似普素,却又有它独特的风格。本设计主要进行了结构方案中横向框架4轴框架的抗震设计。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。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。。实验楼是一座以教学为主的的建筑物。表达了现代建筑中的传统神韵，增添了气氛。在设计理念上，力求在整体造型上突出现代、新颖、做到简洁、明快、虚实相接、刚柔相济、给人以蓬勃向上的感觉。设计上采用新技术、新材料，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。英文翻译：Accordancewiththerequirementsofteaching,fromtheperspectiveof"flexibleuse",landscapingandarchitecturecombination,improvetheexternalshoppingenvironment.Insidethelarge,mediumandsmallsizeofdifferentspaceanddifferentelementssuchasdiagonallines,curves,andconstitutestheseeminglyPuSu,buthasitsuniquestyle.Thisdesignmainlyhascarriedonthestructureschemeoftransverseframeaseismicdesignof4axisframework.Indeterminingtheframelayout,hascarriedonthefirstfloorbetweenloadonbehalfofvaluecalculation,andthenusevertexdisplacementmethodfromtheearthquakecycle,andthenpressthebottomshearmethodunderhorizontalseismicloadsize,andthencalculatethestructuralinternalforceunderthehorizontalload(bendingmoment,shearforceandaxialforce).Thencalculateverticalload(deadloadandliveload)undertheactionofthestructureoftheinternalforce,.Findoutthemostunfavorableonegrouporseveralgroupsofinternalforcecombination.Choosethesafestresultsreinforcementanddrawing.Inaddition,thestructureofindoorstairdesign.Completedtheflatpallet,benchboard,platformbeamcomponentsuchasinternalforceandreinforcementcalculationandconstructiondrawings..Labbuildingisapredominantlyteachingbuilding.Expressedthemodernarchitectureinthetraditionalverve,addstotheatmosphere.Onthedesignconcept,andstrivetomodern,inregardtooverallmodellingnovel,beconcise,lively,theactualphase,gentleness,giveapersonthesensewithvigorousupward.Designontheadoptionofnewtechnology,newmaterial,tocreateameetfunction,conformtotheenvironment,havedistinctmodernityconstructionimage.目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 -4-第一章绪论 -8-建筑工程概况 -8-第二章建筑设计说明 -11- -11- -11-房间的设置 -12- -12- -12- -13- -13- -13-第三章结构计算部分 -15- -16- -19- -19- -19- -19-计算依据 -19- -19- -20-重力荷载的计算 -22- -22- -22- -23-及楼面均布可变荷载标准值 -23- -23-框架侧移刚度的计算 -26- -27-横向水平地震作用下框架结构的位移和内力计算 -30- -30- -30- -32- -33-风荷载作用下横向框架结构的位移和内力计算 -38- -38- -39- -40-竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 -45- -45- -51-横向框架内力组合 -54- -54- -54- -58- -63-设计值的调整 -65-梁柱截面设计及节点验算 -66- -66- -69- -72-楼板设计 -73- -73- -74-楼梯设计 -77- -77- -77- -78- -80- -81-雨篷设计 -82- -82-雨篷板计算 -82-第四章基础设计部分 -83-基础的一般要求 -83- -83- -83- -83- -84- -84- -84-致谢 -85-第一章绪论建筑工程概况某学院(大学）实验楼1、建筑地点及拟建基地平面图本建筑位于XXXX学院校区内。由主管部门批准拟建基地平面图见下图。图1总平面图2、建筑面积和层数建筑面积5500～6500平方米；层数4～5层。3、结构形式钢筋混凝土框架结构。4、建筑布置功能要求（1）设建筑材料试验室250～350m2；（2）建筑施工试验室250～350m2；（3）建筑设备试验室250～350m2；（4）建筑装饰试验室250～350m2；（5）合班教室（2个合班教室，每个合班教室按160人计），微机室（按300台微机计）；（6）大会议室一个（按容纳300人计）；（7）试验室准备室、教师办公室，个数及面积自定；一层设值班室1间；（8）档案室1间，面积60～80m2；（9）各层设卫生间（男按140人计，女按60人计）。5、建筑技术条件（一）气象条件阳泉地区基本风压m2，基本雪压m2；冻土深度。（二）工程抗震及地质条件1．岩土层承载力：根据对建筑场地的勘察结果，场地各岩土层承载力特征值见表1。表1场地各岩土层承载力特征值（标准值）序号岩土分类土层深度（m）厚度范围（m）地基承载力fk（kPa）桩端阻力qpk（kPa）桩侧阻力qsk（kPa）1杂填土～2粉土～110403中砂～200704砾砂～30024001205圆砾～5003500注：1）地下稳定水位距地坪-6m以下；2）表中给定土层深度由自然地坪算起。2．建筑场地类别：Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地。3．抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组：阳泉地区：7度第二组，设计基本地震加速度值为。4．各种用房的活荷载标准值见《建筑结构荷载规范》。1、毕业设计说明书（一）建筑部分说明书要求说明：（1）建筑方案及其初步设计；（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；（二）结构部分计算书要求完成：（1）确定结构方案，上部承重结构方案与布置；楼（屋）盖结构方案与布置；基础方案布置；结构措施及其特殊部位的处理等；（2）完成结构设计计算书一份，内容包括：结构设计计算、荷载汇集；地震作用计算；风荷载计算；荷载组合及内力分析；一榀框架计算；梁柱连接节点计算；现浇板计算；楼梯计算；基础及基础梁计算；其它必要的构件计算。2、毕业设计图纸（一）建筑施工图总平面图（比例1:500）；首层平面图、二层～五层平面图（任选其中二层）、正立面图、侧立面图（比例1:100）；剖面图2个（比例1:100）；维护结构与柱连接构造，屋面构造以及其他必要的节点大样图共4～6个，（比例1:20～1:10）。（二）结构施工图基础平面布置图和基础详图（比例1:100和1:30～1:50）；结构平面布置图及配筋图（比例1:100，1－5层任选其一）；一榀框架结构图（比例1:30～1:50）；楼梯结构图（比例1:30～1:50）；屋面结构布置图（比例1:100）；其它必要的节点详图（比例1:50～1:30）。1．国家标准、规范、规程《总图制图标准》（GB/T50103-2010）《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2010）《建筑结构制图标准》（GBJ50105-2010）《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）《民用建筑设计通则》（GB50352－2005）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）2．参考书教科书建筑设计资料集钢筋混凝土、钢结构设计手册建筑结构静力计算手册建筑结构构造资料集山西省建筑、结构通用图集

第二章建筑设计总说明建筑设计说明建筑的外形应考虑到符合抗震规范规定，不允许出现质心与刚心的较大偏离。根据不同的形式都有相应的高宽比的限值。同时，抗震的设防烈度，对总平面有很大的影响。设计建筑面积5364m2基本符合要求。从总平面布局可以看出建筑的形状规则、用地宽敞。本教学楼长度超过55m，应设伸缩缝，防止温度引起的附加应力。地震区设缝，其宽度必须符合防震缝的要求。根据计算，缝宽取110mm，采用双排柱形式。符合要求的同时，可以在结构计算时取一个伸缩缝区段进行计算，使计算方便。图1总平面图应考虑以下因素：1．建筑物室外的使用要求；2．日照通风等卫生要求；3．防火安全要求；4．根据建筑物的使用性质和规模，以及周围的绿化等要求；5．方便拟建建筑的施工。此外，还应考虑主导风向等因素，综合考虑如下：A、朝向因地段条件限制，本建筑布置应朝南或者朝北，考虑周围的原有建筑以及采光的要求，故本建筑选择正立面朝南。B、通风计算机房采用空调系统进行通风，其余都选用自然通风。C、采光均采用自然采光。房间的平面设计主要有四个方面的要求：1．房间的面积、尺寸和形状满足使用要求；2．门窗大小、位置应考虑房间的出入方便，疏散安全，采光通风良好；3．房间组成应使结构构造布置合理，施工方便；4．室内空间及顶棚地面，各个墙面和构件细部要同时考虑人们的使用和审美要求。综合考虑以上要求，根据实际，主体教学楼采用内廊式，走廊宽3m，走廊宽度符合规范要求。柱网尺寸为×其中，边框架柱与外墙面平齐，使外墙面平整美观。内框架柱与走廊墙面平齐，使走廊墙面平整美观。卫生间的设计在满足设备布置及人体活动要求的前提下，力求布置紧凑，节约面积，公共建筑中的卫生间应有天然采光和自然通风，同时为了节约管道，方便施工，布置应上下对齐。厕所内的布置应为每层设男女厕，对男厕，1具大便器/40人，一具小便器/30人；女厕，1具大便器/20人。同时，前室的洗手盆1具/40人。1．一般要求交通联系部分是建筑物中人流通行和集散必不可少的部分，主要包括走廊、楼梯、门厅等，在设计中要满足以下要求：1)交通路线简捷明确，联系通行方便；2)人流通畅，紧急疏散时迅速安全；3)满足一定的采光通风要求；4)力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。2．走廊走廊是联络各个房间楼梯和门厅等各部分，以解决房间中水平联系和疏散问题。走廊的宽度应符合人流通畅和建筑防火要求。通常，单股人流的通行宽度为550～600mm，公共建筑门开向走廊时，其宽度不小于1500mm。本设计走廊净宽2800mm。走廊要求有良好的采光，本设计采用内廊式，为了保证走廊充分采光，可采用下列措施：1)走廊尽端开窗；2)走廊两侧的门窗间接采光；3)利用门厅和楼梯的采光；4)人工采光。3．楼梯楼梯是房间各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流必经的通路。楼梯设计主要是根据使用要求和人流通行的情况确定梯段和休息平台的宽度，选择适当的楼梯形式。考虑建筑的楼梯数量，以及楼梯间的平面位置和空间组成。楼梯的宽度依据通行人数的多少和建筑防火要求决定。考虑两人相对通行，通常不小于1100～1700mm。楼梯平台的宽度除考虑人流通向外，还考虑搬运桌椅等，平台宽度不应小于梯段宽度。梯段宽度1938mm，平台宽度2000mm，满足要求。踏步高150mm，宽270mm。楼梯的形式的选择，主要以房间的使用要求为依据，两跑楼梯由于面积紧凑，使用方便，是一般民用建筑中常采用的形式。当建筑物层高较高或其他情况，可根据实际情况调整。本设计采用两跑楼梯。楼梯数量主要根据层数、人数的多少和建筑防火要求确定，同时考虑抗震的要求。本设计在主体部分布置了3部楼梯，而且，楼梯的距离满足防火要求，位置满足抗震要求。为了发生火灾时人能安全撤离，专门设置了防火安全门。4．门厅门厅是建筑物主要出入处的内外过渡，人流集散的交通枢纽。和所有交通联系部分的设计一样，疏散出入安全也是门厅设计的一个重要内容。门厅对外出入口的总宽度应不小于通向该门厅的走廊、楼梯宽度的总和。人流比较集中的公共建筑，门厅对外出入口的宽度，一般按每100人估算，外门的开启方向应向外开或采用弹簧门扇。门厅的面积的大小，主要根据建筑物的使用性质和规模确定。门厅的设计还应具有明确的导向性，以避免交通路线过多的交叉和干扰，此外，还要组织好各个方向的交通路线，尽可能减少来往人流的交叉和干扰。1．房屋高度的确定房屋高度确定时主要考虑以下几个因素：1)室内使用性质和活动特点的要求；2)采光通风的要求；3)结构类型的要求；4)设备设置的要求；5)室内空间比例的要求。综合考虑以上因素和规范规定，确定在本设计中层高取。层数4层。2．室内外高差的确定为了防止室外雨水流入室内，方便施工，室内外设台阶，150mm高，350mm宽。3．楼梯踏步数及休息平台高度的确定层高，双跑楼梯，故每跑楼梯13个踏步高，15个踏步宽，休息平台标高。1．立面选型根据该建筑物的性质，以及场地和周围的环境，恰当地确定立面图中构件的比例和尺寸，运用节奏韵律，虚实对比等规律，设计出体形完整、形式与内容统一的建筑立面。2．门窗尺寸的确定门和窗是房屋建筑中两个围护部件。门的主要功能是提供交通出入，分隔联系建筑空间，兼起通风采光作用。窗的主要功能的采光、通风、观察和递物。同时，门窗还具有保温、隔热、防火、防水、防尘及防盗等功能。所以门窗的大小、位置、数量要满足总的要求：坚固、耐用、开启方便、关闭紧密、功能合理、便于维护。本设计采用了塑钢门窗及木门等。1．装修1)室内装修普通房间墙面及顶棚采用混合砂浆抹面，外刷涂料。大厅内悬挂花岗岩板，可增加大厅气氛，卫生间贴白色釉面砖，具有表面光滑，容易擦洗、耐用、吸水率低等特点，其余均为仿瓷涂料。2)室外装修外墙面装修的主要作用在于，除保护墙体不受外界侵袭以外，主要是通过饰面的质感，线型及色彩以增强建筑物的艺术效果，因本建筑不同于商店等商业性建筑，不需要用来招揽顾客的华丽的外表，介于本建筑的性质，外装饰主要是色彩涂料，主要入口处，室外台阶为防滑大理石台阶。3)楼、地面各层楼、地面均采用水磨石地面。4)墙裙为便于清洁，离地面内的墙面作墙裙。5)墙体材料墙体采用加气混凝土砌块。2．防火处理每层设有消火栓，正立面开一个大门，侧立面设两个小门，楼内设一部主要楼梯，两部次要楼梯，能够满足人流的疏散要求。3．房间采暖处理本建筑处于我国北方地区，冬季采暖是个值得注意的问题。保暖措施：建筑物外墙均采用250墙，窗均采用塑钢窗。4．管道处理管线敷设在满足各工程管线的本身技术要求外，各系统的管线还应尽可能集中布置，力求避免交叉，并使线路更短，弯头更少，在满足施工要求的同时，应考虑今后管线改装、维修等各种要求，采用暗线布置更应注意这一点，各种不同管线应涂以不同颜色区分，便于使用和安全。5．基础防潮本建筑地下常水位低于基础的埋深，故地下水不会直接侵入基础，基础的地板只受到土层中潮气的影响，只需做防潮处理即可，即在基础外墙面设置防潮层，具体做法为：在外墙外侧先抹20mm厚1：水泥砂浆(高出散水300mm以上)，然后涂冷底子油一道和热沥青两道(至散水底)，最后在外侧回填。隔水层，因为在北方，隔水尽量用2：8灰土，其宽度不少于500mm。第三章结构计算部分规范规定框架结构宜采用现浇肋梁楼盖结构。在竖向荷载作用下，梁主要承受弯矩和剪力，轴力较小，立柱主要承受轴力和弯矩，剪力较小，受力合理。层数不多时，风荷载影响一般较小，竖向荷载起控制作用，结构可做到10层左右。在水平荷载作用下，表现出刚度小，水平侧移大的特点，水平侧移成剪切型。且地震设防烈度越高，场地土越差，框架的层数越少。框架结构在建筑上能提供较大的空间，平面布置灵活，对设置门厅、会议室、办公室、阅览室等很有利。基础柱下独立基础。混凝土强度等级选用C30(Ec=3×104N/mm2，fc=mm2，ft=mm2)；纵筋选用HRB335(fy=300N/mm2)和HPB400(fy=360N/mm2)钢筋，箍筋选用HPB300(fy=270N/mm2)。基础垫层采用C10混凝土。±以下墙体采用M10水泥砂浆砌MU10机砖。±以上内外墙体均采用M5混合砂浆砌MU5加气混凝土砌块。框架在水平地震作用下，采用底部剪力法计算地震作用。风荷载和地震作用下的内力计算采用D值法。竖向荷载作用下的内力计算采用弯矩两次分配法。板按照弹性方法计算。计算依据很据该建筑的使用功能及建筑设计的要求。进行了建筑平面、立面及剖面设计。建筑主体共四层。由伸缩缝分成了两个区段，本次设计对①轴～⑧轴间区段进行了结构设计计算，并对其间的④轴框架进行了内力分析和配筋计算。①轴～⑧轴间区段的平面柱网布置如下图2所示：图2柱网布置图④轴横向框架的计算简图如图3所示。1．柱截面尺寸的初步确定：根据柱的轴压比限值确定，按下列公式计算：式中：——柱组合的轴压力设计值(kN)；——考虑地震作用组合后轴压力增大系数，边柱：，中柱：；——按简支状态计算柱的负载面积(m2)；——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14kN/m2；——验算截面以上的楼层层数；式中：——为框架柱轴压比限值，本方案抗震等级为三级，查《抗震规范》可知取；——混凝土轴心抗压强度设计值；图3横向框架结构的计算简图对于边柱：=××14×4==×103÷×=对于中柱：=××14×4==×103÷×=为计算简便，中柱和边柱均按下述取值：底层柱取600mm×600mm，混凝土C30；二层至四层柱取500mm×500mm，混凝土C30；2．梁截面尺寸的初步确定：梁截面高度一般取=(1/8～1/12)，为梁的跨度；梁的截面高度取=(1/2～1/3)；且，梁宽不宜小于柱宽的1/2且不应小于250mm。梁的截面尺寸见表1。表1梁的截面尺寸(mm)楼层类别尺寸（b×h）（mm×mm）混凝土1～4外框架梁300×400C30内纵框架梁300×400内横框架梁300×700300×400楼梯间框梁300×400重力荷载的计算加气混凝土砌块8kN/m3；钢筋混凝土25kN/m3；钢窗m2；木门m2；1．外墙做法：一底二涂高弹丙烯酸涂料3厚专用胶两次粘贴20厚聚苯乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板面打磨成细麻面10厚1∶1(重量比)水泥专用胶粘剂刮于板背面20厚2∶1∶8水泥石灰砂浆找平250厚加气混凝土砌块20厚石灰砂浆抹灰(卫生间处为水泥砂浆抹灰)2．内墙做法(普通房间)：200厚加气混凝土砌块20厚水泥石灰砂浆双面抹灰3．内墙做法(卫生间处)：200厚加气混凝土砌块20厚水泥砂浆、20厚水泥石灰砂浆各单面抹灰4．内墙做法(楼梯间处)：200厚加气混凝土砌块各20厚水泥砂浆、水泥石灰砂浆单面抹灰或20厚水泥石灰砂浆双面抹灰5．伸缩缝处墙体做法：200厚加气混凝土砌块20厚水泥石灰砂浆单面抹灰1．屋面永久荷载标准值(倒置式屋面，不上人)：40厚C20细石混凝土，内配Φ4@150×150钢筋网片24×＝m2干铺无纺聚酯纤维布隔离层m225厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温层×＝m24厚高聚物改性沥青防水卷材层m220厚1∶3水泥砂浆掺聚丙烯找平层20×＝m21∶8水泥膨胀珍珠岩找2%坡,最薄处20厚7×+÷2＝m2120厚现浇钢筋混凝土板25×=m220厚板底抹灰20×=m2合计：m22．楼面永久荷载标准值：水磨石楼面(总厚度30)m2120厚现浇钢筋混凝土板25×=m220厚板底抹灰20×=m2合计：m21．屋面：屋面基本雪压，考虑50年一遇，取=m2，=故屋面雪荷载标准值=×=m2上人屋面均布可变荷载标准值m22．楼面：楼面可变荷载标准值m21．墙的重力荷载：各层墙体的重力荷载标准值计算见表2。表中总标准值由下式计算：墙体体积x墙体重度+门窗体积x门窗重度=墙体重力荷载代表值表2墙体重力荷载标准值计算表楼层墙（kN）门窗(kN)合计（kN）43212．柱、梁的重力荷载：各层柱、梁的重力荷载标准值计算见表3、表4。表中，外围框架梁和楼梯间框架梁为г型截面，其截面高度取为梁的全高；其他梁为T型截面，截面高度均取扣除120mm现浇楼板厚度之后的腹板净高。表中为考虑梁柱表面抹灰粉刷的荷载增大系数，柱取，梁取。表3柱重力荷载标准值计算表楼层柱（kN）每层总计（kN）2~47801表4梁重力荷载标准值计算表楼层梁（kN）每层总计（kN）2~413．楼面、屋面的重力荷载：各层楼面、屋面的永久荷载标准值及可变荷载标准值计算见表5、表6。表5楼面、屋面的永久荷载标准值计算表楼层部位面积(m2)均布永久荷载标准值(kN/m2)永久荷载载标准值(kN)永久荷载合计(kN)4屋面1~3楼面注：把楼梯间当做一个房间计算荷载表6楼面、屋面的可变荷载标准值计算表楼层部位面积(m2)均布可变荷载标准值(kN/m2)可变荷载标准值(kN)可变荷载合计(kN)4屋面1～3楼面注：括号中为雪荷载的值。4．雨蓬的重力荷载计算：雨棚宽度为3m，悬挑1m。20厚板底水泥砂浆抹灰=m220厚防水砂浆面层=m2100厚现浇混凝土板结构层=m2合计m25．楼层质点重力荷载代表值的计算：由抗震规范可知，计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，即：式中为可变荷载的组合值系数，对于楼面活荷载取为，对于屋面活载取为，对于雪荷载为。各个楼层质点的重力荷载代表值的计算过程见表7。计算时，将每层的楼面荷载及上下各半层的墙、柱荷载集中到该层处，即为该层质点的重力荷载代表值。表7楼层质点重力荷载代表值计算表单位：kN质点楼面永久荷载楼面可变荷载梁柱门窗墙栏板雨蓬4780－3780－2780－1各质点重力荷载代表值如图4所示。G4=G4=G3=G2=G1=图4质点重力荷载代表值示意图框架侧移刚度的计算本建筑有八榀横向框架，四榀纵向框架，现只计算横向侧移刚度，其侧移刚度计算如下。1．横向框架梁的线刚度计算：所计算部分的柱网及框架梁布置图如图5所示。图中根据相同的横向抗侧移刚度将框架柱做了编号。图5框架梁柱平面布置图(用于横向侧移刚度计算)图6横向框架梁柱立面布置图图6以④框架为例，表示了横向框架中，柱截面沿高度的变化，以及横向框架梁的布置情况。由于在横向框架中，框架柱沿高度截面尺寸不同且截面形心不重合，故图6中梁的计算跨度近似取为顶层柱的形心线间距。进行梁的刚度计算时，各层梁的计算跨度均以此计算跨度为准，忽略了柱截面沿高度变化时梁跨度的微小变化对梁刚度的影响。图6中底层柱的高度由基础梁顶面算起。表8为横向框架梁线刚度的计算表。表中为混凝土弹性模量；为矩形梁截面惯性矩，为考虑梁翼缘的影响，乘以惯性矩增大系数后的梁截面惯性矩。对于中框架梁和边框架梁，增大系数分别取和。表8横向框架梁线刚度计算表截面(mm×mm)部位跨度（m）（mm4）（N/mm2）（N·mm）（mm4）（mm4）300x700ABCD跨109C30：×10410101010300x400BC跨1010600x600一层10101010500x500二三四层4x10102．横向框架柱的侧移刚度计算：采用值法对各横向框架柱进行了侧移刚度计算，计算过程见表9～表10。表9边框架刚度D值楼层边柱（4根）中柱（4根）∑DKαcDiKαcDi12~4表10边框架刚度D值楼层边柱（12根）中柱（12根）∑DαcDiαcDi13．828x1052~42．横向框架的规则性判断：因为：/＝497600/487800＝>；所以，由规范可知，横向框架属于竖向规则结构。横向水平地震作用下框架结构的位移和内力计算对于结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可用顶点位移法计算其基本自振周期：式中，为考虑非承重墙刚度影响的周期折减系数，本设计取；是把集中在各楼层处的重力荷载代表值作为该楼层的水平荷载，用弹性方法计算出的结构顶点的假想水平位移(m)。表11为的计算过程。表11顶点假想水平位移计算表楼层（kN）（kN）（kN/m）（mm）（m）4487800348780024878001497600结构的横向基本周期为：本教学楼的高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。结构等效总重力荷载为：阳泉市，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度，多遇地震下。设计地震分组第二组，Ⅰ类场地，场地特征周期。结构总水平地震作用标准值：因为：《，所以不考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用按下式计算：(1，2，3,4)地震作用下各楼层水平地震层间剪力为：(＝1，2，3，4)各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表12。表12楼层地震剪力计算表质点（m）（kN）（kN·m）（kN·m）（kN）（kN）（kN）43291各质点水平地震作用分布及楼层地震剪力分布见图9、图10。V4=V4=V3=V2=V1=F4F3F2F1图9水平地震作用分布图图10楼层地震剪力剪力分布图多遇地震作用下横向框架结构的弹性层间位移和顶点位移计算见表32。表13楼层弹性位移验算表楼层层间剪力（kN）层间刚度（kN/m）层间弹性位移（m）顶点位移（m）层高（m）层间弹性位移角4487800348780024878001497600最大层间弹性位移角发生在第一层，其值<，符合抗震规范规定角限值。采用D值法，取④轴横向框架进行水平地震作用下的的框架内力计算。1．确定反弯点高度：框架柱的反弯点高度比由下式确定：式中：——框架柱的标准反弯点高度比；——上下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；、——上下层高变化时反弯点高度比的修正值；查阅有关计算表格，并利用上面的计算结果，④轴横向框架柱反弯点高度的计算过程见表14。表14④轴框架柱反弯点高度计算表总层数m楼层n柱部位梁柱线刚度比（m）（m）44中柱000边柱0003中柱000边柱0002中柱000边柱0001中柱—0—边柱—0—2．确定框架柱地震剪力并计算柱端弯矩：层柱的地震剪力由下式计算：该柱在地震剪力作用下，上下柱端的弯矩分别由下式确定：；利用以上的计算结果，④轴横向框架柱地震剪力及柱端弯矩计算过程见表15。表15④轴框架柱地震剪力及柱端弯矩计算表楼层（kN/m）柱部位（kN/m）（kN）（kN）（m）（kN·m）（kN·m）4487800边柱14200中柱174003487800边柱14200中柱174002487800边柱14200中柱174001497600边柱14900中柱170003．确定框架梁端弯矩、剪力及柱轴力：求出柱端弯矩后，由节点平衡条件和梁的线刚度比即可求出各梁端弯矩，节点左右的梁弯矩由下式计算，计算过程见表16。；由梁端弯矩可以求出梁端剪力和柱轴力，计算公式如下，计算过程见表17。表中负号表示轴力为拉力。；表16④轴框架梁端弯矩计算表楼层节点（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）4层顶边节点—33000——中节点3300016000—3层顶边节点—33000—中节点33000160002层顶边节点—33000—中节点33000160001层顶边节点—33000—中节点3300016000表17④轴框架梁端剪力及柱轴力计算表楼层边跨梁走道梁柱轴力（m）（kN）（m）（kN）边柱（kN）中柱（kN）（kN·m）（kN·m）4－3－2－1－4．绘制横向框架内力图：根据以上的计算结果，绘出④轴框架的弯矩图，剪力图和轴力图，见图11、图12、图13。图11水平地震力作用下④轴框架弯矩图图12水平地震力作用下④轴框架剪力图图13水平地震力作用下④轴框架轴力图注：柱受压轴力图画在左侧，柱受拉轴力图画在右侧。风荷载作用下横向框架结构的位移和内力计算风荷载标准值按以下公式计算：式中：——基本风压(kN/m2)，查规范得太原地区基本风压为m2；——高度Z处的风振系数，高度小于30m的建筑取；——风荷载体型系数，对封闭矩形建筑物，迎风面取，背风面取－；——风压高度变化系数，阳泉地区可按C类地区查《荷载规范》；取④轴横向框架，负载宽度，沿房屋高度分布的均布风荷载标准值按下式计算：再按静力等效原理将均布风荷载转化为等效节点集中荷载，计算过程见表18。表中为迎风面和背风面风荷载体型系数之和。计算结果见图14。表18④轴横向框架等效节点集中风荷载计算表楼层高度(m)（kN/m）等效节点集中荷载（kN）4321风荷载作用下④轴横向框架的层间位移和顶点位移计算见表19。表19风荷载作用下④轴横向框架层间剪力及侧移计算表楼层等效节点集中荷载（kN）层间剪力（kN）层间刚度（kN/m）层间位移（mm）顶点位移（m）层高（m）层间位移角4632001/469883632001/213112632001/138301638001/10130最大层间位移角发生在第一层，其值<，符合规范要求。图14④轴框架等效节点集中风荷载(kN)风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下框架结构内力计算过程的相似，不再详细叙述。在此只列出计算表格20、21、22，以及内力图15、16、17。表20风荷载作用下④轴框架柱剪力及柱端弯矩计算表楼层（kN/m）柱部位（kN/m）（kN）（kN）（m）（kN·m）（kN·m）463200边柱14200中柱14200中柱14200中柱14900中柱17000表21风荷载作用下④轴框架梁端弯矩计算表楼层节点（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）（kN·m）4层顶边节点—33000——中节点3300016000—3层顶边节点—33000—中节点33000160002层顶边节点—33000—中节点33000160001层顶边节点—33000—中节点3300016000表22风荷载作用下④轴框架梁端剪力及柱轴力计算表楼层边跨梁走道梁柱轴力（m）（kN）（m）（kN）边柱（kN）中柱（kN）（kN·m）（kN·m）4－3－2－1－图15风荷载作用下④轴框架弯矩图图16风荷载作用下④轴框架剪力图图17风荷载作用下④轴框架轴力图注：柱受压轴力图画在左侧，柱受拉轴力图画在右侧。竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算取轴横向框架进行计算，如下图所示：图18横向框架计算单元④轴横向框架直接承受图中斜线阴影部分的荷载，横线阴影部分的荷载将通过次梁及纵向框架梁以集中力的形式传给框架柱，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与框架柱的中心线在部分楼层有偏心，因此在框架节点上将同时产生集中力矩。1．永久荷载计算：永久荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图19所示。图中，、为梁自重；、分别为楼、屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角荷载；、分别为由边框架纵梁、中框架纵梁直接传给柱的永久荷载，它包括：纵梁自重、楼板重、次梁荷载和女儿墙的重力荷载等；、是由于纵框架梁对柱的偏心而由、对柱计算轴线产生的弯矩。图19竖向永久荷载作用下的计算简图以4层为例：为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同的条件，将其化成等效均布荷载和。集中力和弯矩计算如下：其他层的永久荷载计算和4层类似，不再赘述。具体计算过程及结果见表23。表23④轴横向框架永久荷载计算表楼层（kN/m）（kN）（m）（kN·m）433323132．可变荷载计算：可变荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图20所示。图中，、为分别为楼、屋面板和走道板传给横梁的梯形可变荷载和三角形可变荷载；、分别为由边框架纵梁、中框架纵梁直接传给柱的可变荷载；、是由于纵框架梁对柱的偏心而由、对柱计算轴线产生的弯矩。图20竖向可变荷载作用下的计算简图同样以4层(屋面活荷载)为例：；为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同的条件，将其化成等效均布荷载和。集中力和弯矩计算如下：其他层的可变荷载计算和4层类似，不再赘述。具体计算过程及结果见表24表24④轴横向框架可变荷载计算表楼层（kN/m）（kN）（m）（kN·m）4雪荷载屋面活荷载321图21竖向永久荷载分布简图图22竖向可变荷载分布简图由于在竖向荷载作用下，结构和荷载均对称，故可取框架的一半进行结构计算。综合表22、表23的计算结果，并取4轴横向框架的一半，可得竖向永久荷载和竖向可变荷载的分布简图，如图21和图22。图中括号中数字为构件的线刚度，荷载数值均为标准值。图22中顶层梁上，中括号中的数字为雪荷载的数值。竖向荷载作用下框架内力采用弯矩二次分配法计算。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，计算柱底轴力还需考虑柱的自重。计算可变荷载作用下的框架内力时，应考虑可变荷载的不利布置。但对于一般的民用建筑来说，可变荷载与永久荷载之比均不大于1时，此时可按可变荷载满布计算。本设计即按可变荷载满布考虑，仅对梁跨中的弯矩值乘以系数～予以调整。1．弯矩二次分配法计算弯矩(1)分配系数计算对于远端固定的梁柱，转动刚度为线刚度的4倍，对于远端滑动的构件，转动刚度为1倍的线刚度。分配系数按照连接节点的各杆的转动刚度比值计算。因此根据图21、图22中构件的线刚度值，可得到各个构件的转动刚度，进而得到各构件的力矩分配系数，见图23、图24、图25。(2)传递系数远端固定，传递系数为；远端滑动支承，传递系数为－1；(3)弯矩分配根据梁上作用的荷载，计算出各梁的固端弯矩。对于两端固定的梁，在均布荷载作下，固端弯矩按下式计算：；对于一端固定一端滑动支承的梁，在均布荷载作下，固端弯矩按下式计算：；上述各式均以顺时针转向为正。用弯矩二次分配法求竖向永久荷载和可变荷载作用下框架节点弯矩的计算过程见图23、图24、图25。得到节点弯矩后，根据平衡条件可以得出各梁的跨中弯矩，并对活荷载作用下的梁跨中弯矩乘以(边跨梁)或(走道梁)的增大系数，即：；4轴横向框架在竖向永久荷载和可变荷载作用下的弯矩图见图28、图29、图30。图23弯矩二次分配法计算竖向永久荷载作用下框架弯矩图24弯矩二次分配法计算竖向可变荷载作用下框架弯矩图25弯矩二次分配法计算竖向可变荷载(屋面为雪荷载)作用下框架弯矩图28竖向永久荷载作用下④轴框架弯矩图图29竖向可变荷载作用下④轴框架弯矩图图30竖向可变荷载(屋面为雪荷载)作用下④轴框架弯矩图2．计算梁端剪力及柱端剪力：求得框架弯矩图后即可求各个杆件的剪力图。图26梁端剪力计算图梁端剪力可根据图26和下列推导公式进行计算：图27柱端剪力计算图柱端剪力可根据图27和下列推导公式进行计算：4轴横向框架在竖向永久荷载和可变荷载作用下的剪力图见图31、图32、图33。3．计算柱轴力：各层柱自重标准值：2~3层：1层：利用梁端剪力计算结果，并考虑纵向框架梁传来的荷载及各层柱自重，可得柱轴力图，见图34、图35、图36。图31竖向永久荷载作用下④轴框架剪力图图32竖向可变荷载作用下④轴框架剪力图图33竖向可变荷载(屋面为雪荷载)作用下④轴框架剪力图图34竖向永久荷载作用下④轴框架轴力图图35竖向可变荷载作用下④轴框架轴力图图36竖向可变荷载（屋面为雪荷载）作用下④轴框架轴力图横向框架内力组合钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。本结构为高的钢筋混凝土房屋，设防烈度7度，根据《抗震规范》可知，抗震等级为三级。本工程考虑了三种内力组合，即：非抗震：恒+活恒+×活恒+×(活+风)抗震：×(恒＋活)＋地震对于本工程来说，[恒+风)]和[恒+×(活+风)]这两种内力组合，与考虑地震作用的组合相比较小，对结构设计不起控制作用，故不考虑。本工程在计算时，对竖向荷载作用下的梁支座弯矩没有进行调幅。各层梁的内力组合结果见表25。表中，、——指边支座的弯矩和剪力；、、、——分别指中间支座左右截面的弯矩和剪力；、——分别指边跨和中跨的跨中弯矩。表25④轴框架梁内力组合表楼层内力荷载类型内力组合恒荷载活荷载地震[×(恒＋活)＋地震]恒+活恒+×活左震右震4－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－3－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－2－－－－－－－－－－－－－－1－－－－－－－－－－－－－－注：1．表中，弯矩以梁下部受拉为正，上部受拉为负；剪力以绕杆件顺时针为正，逆时针为负；2．表中活荷载一栏中，横线上方为屋面活荷载产生的内力，横线下方为屋面雪荷载产生的内力。3．抗震承载力调整系数，对弯矩取，对剪力取。每层框架取柱顶和柱底两个控制截面，柱的组合结果见表26、表27。注意：在考虑地震作用效应的组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合。表26④轴框架边框架柱内力组合表楼层截面内力荷载类型内力组合恒荷载活荷载地震[×(恒＋活)＋地震]恒+活恒+×活左震右震NMM4柱顶MN柱底MN3柱顶M81,.28N柱底MN2柱顶MN柱底MN1柱顶MN柱底MN注：1．表中，弯矩以绕杆件顺时针为正，逆时针为负；轴力以受压为正，受拉为负；2．表中活荷载一栏中，横线上方为屋面活荷载产生的内力，横线下方为屋面雪荷载产生的内力。3．抗震承载力调整系数，对轴压比小于的柱取，对轴压比不小于的柱取。表27④轴框架中框架柱内力组合表楼层截面内力荷载类型内力组合恒荷载活荷载地震[×(恒＋活)＋地震]恒+活恒+×活左震右震NMM4柱顶MN柱底MN3柱顶MN柱底MN2柱顶M-30,54N柱底MN1柱顶MN柱底MN注：1．表中，弯矩以绕杆件顺时针为正，逆时针为负；轴力以受压为正，受拉为负；2．表中活荷载一栏中，横线上方为屋面活荷载产生的内力，横线下方为屋面雪荷载产生的内力。3．抗震承载力调整系数，对轴压比小于的柱取，对轴压比不小于的柱取。一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于者及框支梁与框支柱的节点处，柱端组合弯矩设计值应符合下式要求：式中：——节点上下柱端截面弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配；——节点左右梁端截面组合的弯矩设计值之和；——柱端弯矩增大系数，三级为；为了避免框架柱脚过早屈服，一、二、三级框架结构的底层柱下端截面的弯矩设计值，应分别乘以增大系数、和。1．A柱第4层：按《抗震规范》，无需调整；4层以下柱的轴压比均大于，故均需做强柱弱梁的调整。其余的计算过程同上，在此省略。2、B柱轴压比计算同A柱，4层以下均需调整，计算步骤略。可知：4以下各层柱端弯矩均需调整；其余的计算过程同上，在此省略。表28横向框架A柱柱端弯矩设计值的调整层次4321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底(=）表29横向框架B柱柱端弯矩设计值的调整层次4321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底(=）柱剪力增大系数对框架结构三级取以第四层为例：恒载：活载：地震作用：（剪力）调整：表30边柱的剪力调整值内力[(++]++V左震右震432221-18注：表中V以绕柱端顺时针为正，剪力为相应本层上、下两端的剪力设计值。表31中柱的剪力调整值内力[(++]++V左震右震4321注：表中V以绕柱端顺时针为正，剪力为相应本层上、下两端的剪力设计值。梁柱截面设计及节点验算以第一层AB框架梁的计算为例,说明计算方法和步骤。1、梁的最不利内力经以上计算可知，梁的最不利内力如下：跨间：=×=·m支座A：=·m支座B：=·m调整后剪力：V=2、梁的正截面受弯承载力计算抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量，跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：1)考虑跨间最大弯矩处按T形截面设计，翼缘计算宽度按跨度考虑，取===2475mm；h0=700-40=660mm, 梁内纵向钢筋选HRB335热轧钢筋（==300N/mm2）因为：（-）=××2475×100×（660-）=·m＞·m属第一类T形截面。下部跨间截面按单筋T形截面计算：====1-=<=，满足适筋梁条件=mm2实配钢筋420，=1256mm2==％＞==×300=％，满足要求。梁端截面受压区相对高度：===＜=满足抗震设计要求。2)考虑两支座处将下部跨间截面的420钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，=1256mm2，再计算相应的受拉钢筋，即：支座A上部：===<0===实配钢筋：220＋222，=1388mm2支座Bl上部：===实配钢筋：220＋222，=1388mm2==％＞==×300=％，满足要求。/=＞满足梁的抗震构造要求。3、梁斜截面受剪承载力计算1)验算截面尺寸==660mm/b=660/300=＜4，属于厚腹梁；=×××300×660=707850N=＞V=可知，截面符合条件。2)验算是否需要计算配置箍筋=××300×660=>V=故：按计算不需要配置箍筋，但应按构造配置箍筋。箍筋的配置如下：双肢箍8@200，加密区双肢8@100，加密区长度为其他梁的配筋见下表：表32框架梁纵向钢筋计算表层次截面M/kN·m实配实配配箍1支座A＜0420220＋222双肢箍8@200，加密区双肢8@100，加密区长度为Bl＜0420220＋222AB跨间－220＋222支座Br＜0220＋222420BC跨间－220＋2222支座A＜0220＋218420Bl＜0220＋218420AB跨间－220＋218支座Br＜0220＋222420BC跨间－220＋2223支座A＜0220＋218225＋222Bl＜0220＋218225＋222AB跨间－220＋218支座Br＜0220＋222225＋222BC跨间－220＋2224支座A＜0416225＋222Bl＜0416225＋222AB跨间－416支座Br＜0220＋218225＋222BC跨间－220＋2181、柱截面尺寸验算根据《抗震规范》，对于三级抗震等级，剪跨比宜大于2，轴压比小于，下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果。注意：表中的Mc、Vc和N都不应考虑抗震调整系数，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。表33边柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b(mm)(mm)(N/mm2)(kN/m)N(kN)(kN)/N/b4500460＞2＜3500460＞2＜2500460＞2＜1600560＞2＜表34中柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b(mm)(mm)(N/mm2)(kN/m)N(kN)(kN)/N/b4500460＞2＜3500460＞2＜2500460＞2＜1600560＞2＜2、柱正截面承载力计算以第一层A柱为例说明，根据:弯矩相差不多时，轴力越小越不利；轴力相差不多时，弯矩越大越不利的原则来确定柱的最不利内力。1)最不利组合一(调整后)：=·m，N=附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即：600/30=20mm，故取20mm轴向力对截面重心的偏心距=M/N=×106/（×103）=柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的一层柱==初始偏心距：=+=+20=因为长细比/=5100/600=＞5，故应考虑偏心距增大系数；=N=××6002/（×103）=＞，(取=又：/h＜15,取=，得=1+=1+×560/（1400×）=轴向力作用点至受拉钢筋合力点之间的距离：=+h/2-=×+600/2-40=对称配筋：=/h0=N/=×103/×600×560)=＜=为大偏压情况。==[N-]向板肋梁楼盖结构布置图和板带划分图如下:图36双向板肋梁楼盖结构布置图和板带划分图2、设计荷载，标准层楼面的荷载如下：恒载：g＝×=m2，活载：q＝×=m2合计：g+q=+=m2对于4层屋面的荷载如下：恒载：g＝×=m2，活载：q＝×=m2合计：g+q=+=m23．计算跨度：区格E：lx＝－=，ly＝3－=4.弯矩及配筋计算(1)弯矩计算以中央区格板E为例计算跨内正塑性绞线上的总弯矩为支座边负塑性铰线上的总弯矩为由式解得，于是有(2)配筋计算跨中截面取，；支座截面近似取。由于板的配筋一般较低，故近似取内力臂系数进行计算。y方向跨中y方向支座故y方向跨中（），y方向支座选（）x方向跨中x方向支座故x方向跨中选（），x方向支座选（）对其他区格板，亦按同样的方法计算，板配筋及弯矩计算见下表： （选取几个列表如下，其余的配筋和这几个相同）表35板弯矩及配筋计算表（标准层）项目hom配筋实有跨中Alx90A6@200,141ly100B6@200141Blx90Φ6@200,141ly100Φ6@200141Clx90Φ6@200,141ly100Φ6@200141Dlx90Φ6@200141ly100Φ6@200141Elx90Φ6@200141ly100Φ6@200141Flx90Φ6@200141ly100Φ6@200141支座A-C100Φ6@150189B-A100Φ6@150189A-D100Φ6@150189A-E100Φ6@150189F-A100Φ6@150189C-F100Φ6@150189D-B100Φ6@150189楼梯设计本设计采用现浇梁式楼梯。混凝土强度等级C30，受力钢筋选用HRB335级，其余钢筋采用HPB300级。板的倾斜角度：tana=150/300=，a=26°33′54″，cosa=。取踏步板厚度d=50mm，取1个踏步作为计算单元。1．荷载计算表36踏步板荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN/m)分项系数荷载设计值(kN/m)恒载水磨石面层25××（＋）×1=踏步重(包括板自重)25×（2＋）×1×=20厚板底抹灰17××1×=扶手自重×=小计()活荷载()×1×=总计()=cosa=×=m2．截面设计踏步板的计算跨度：=(4200－100－125－100)/2=跨中最大设计弯矩设计值：M=/10M1=×10=·m板的截面有效高度取：=50-20=30mm=M1/=×106/×300/×302)==(1+)==×106/×300×100)=143mm2每踏步下设210，=157mm2