框架教学楼毕业设计

引言作为四年大学里最后一个学习环节,毕业设计是至关重要的,起到了承前启后的作用，毕业设计是把在课堂学到的专业知识运用到工程实践上去,为即将踏上工作岗位以及进一步深造作好强实的根底。和其他学习环节不同，毕业设计是在我们指导老师的指导下，独立系统地完成一项工程设计，解决与之相关的所有问题，熟悉相关设计标准、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养我们的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用。本论文的内容是中国矿业大学南湖校区框架结构教学楼设计，侧重于结构计算，考虑结构的抗震设计，以此介绍框架结构体系的根本设计计算方法。框架结构体系一般在教学楼和办公楼中被广泛应用，其特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作用，其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。需要时，可用隔断分隔成小房间，或撤除隔断改成大房间。如果采用轻质隔墙和外墙，就可大大降低房屋自重，节省材料。框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，有时还可以采用现浇柱及预制梁扳得半现浇半预制结构。现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关标准、条例和规程并知道如何去查找标准里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，扩大非本专业知识面也是十分重要的。由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比拟多，加上条件和水平所限，不可防止地存在疏漏与错误，敬请老师批评指正。文献综述现代高层建筑是随着社会生产的开展和人们生活的需要而开展起来，是商业化、工业化和城市化的结果。而科学技术的进步、轻质高强材料的出现以及机械化、电气化、计算机在建筑中的广泛应用等，又为高层建筑的开展提供了物质和技术条件。20世纪90年代以后，随着我国钢材产量的不断提高，钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速开展，随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑都有很广泛的应用。多层及高层建筑的结构体系大致有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系、巨型结构体系。混合结构的承重墙体往往随建筑高度的增加而加厚，不仅消耗大量材料，也减少了使用面积，因此多层与小高层常采用框架结构体系。框架结构特别适合于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用，是多层、高层建筑的一种主要结构形式。框架结构是一种古老的结构形式，它的历史可以追溯到原始社会。当原始人由穴居而转人地面居住时，就逐渐学会了用树干、树枝、兽皮等材料搭成类似于后来北美印第安人式的帐篷，这实际上就是一种原始的框架结构。框架结构的最大特点就是把承重的骨架和用来围护分隔空间的帘幕式墙面明确地分开，这可能是因为人们在长期的实践中逐渐地认识到有的材料虽然具有良好的力学性能，但却不适宜用来防风避雨，而另一些材料正好具有这方面的特长，因而分别选用前一种材料当作承重骨架，然后再用后一种材料覆盖在骨架上，从而形成一个可供人们栖息的空间。典型的印第安人式帐篷的骨架是由许多根树干和树枝做成的，树干的下端插入地下，上端集中在一起，四周覆以兽皮或人工纺织的席子，这样就形成了一个圆锥形的空间。这种原始的帐篷结构极其简单，内部空间狭小局促，人在其中生活会受到很多的限制。我国古代建筑所运用的木构架也是一种框架结构，它具有悠久的历史，据估计这种梁系统的结构早在公元二世纪的汉代就己经趋于成熟。由于梁架承当着屋顶的全部荷载，而墙仅起维护空间的作用，因而可以做到“墙倒屋不塌”。除木材外，用砖石也可能砌筑成为框架结构的形式。13-15世纪在欧洲风行一时的高直式建筑所采用的正是一种砖石框架结构。高直式教堂所采用的尖拱拱肋结构，无论从形式或受力状态上看都不同于罗马时代的筒形拱或弯窿。它的最大特点是把拱面上的荷载分别集中在假设干根拱肋上，再通过这些交又的拱肋把重力聚集于拱的矩形平面的四角，这样就可以通过极细的柱墩把重力传递给地面。高直式教堂就是以重复运用这种形式的根本空间单元而形成宏大的室内空间的。近代框架结构的应用，不仅改变了传统的设计方法，甚至还改变了人们传统的审美观念。采用砖石结构的古典建筑，愈是底层，荷载愈大，墙也愈实愈厚，由此形成了一条关于稳实的观念—上轻下重、上小下大、上虚下实，而违反了这些原那么就会使人产生不愉快的感觉。采用框架结构的近现代建筑，由于荷载全部集中在立柱上，底层无须设置厚实的墙壁，而仅仅依靠立柱就可以支托建筑物的全部荷载，因而它可以根本无视这些原那么，甚至还可以把这样原那么颠倒过来—采用底层透空的处理手法，使建筑物的外形呈上大下小或上实下虚的形式。采用框架结构的近代建筑，由于荷载的传递完全集中在立柱上，这就为内部空间的自由灵活分隔创造了十分有利的条件，现代西方建筑正是利用这一有利条件，打破了传统六面体空间观念的束缚，以各种方法对空问进行灵活的分隔，不仅适应了复杂多变的近代功能要求，同时还极大地丰富了空间的变化，所谓“流动空间”正是对传统空间观念的一种突破。由于钢筋混凝土框架结构的快速开展，我国建国解放以来建造了许多钢混结构的建筑物，例如北京的长城饭店，长城饭店是中国国际旅行社北京分社与美国伊沈建设开展合资建设和经营的高级旅游饭店。该饭店是美国贝克特国际公司设计，由北京市六建公司、机械施工公司、设备安装公司、市政三公司、房修二公司、园林局修建公司和花木公司联合建设施工的。工程占地1.5万平方米，建筑总面积82459万平方米。全组建筑呈“Y”字型，中心塔楼22层，高82.85米，周围分三翼，为18层。全部为柔性框架抗震结构。外墙饰面采用反射片式冷光玻璃，晶莹光亮，犹如水晶宫一般，有“玻璃大厦”之称。在当前的开展趋势中，更为合理的是同时采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构。这种结构可以使两种材料互相取长补短，取得经济合理、技术性能优良的效果。目前有这两种组合方式：〔1〕用钢材加强钢筋混凝土构件。钢材放在构件内部，外部有钢筋混凝土做成，成为钢骨〔或型钢〕混凝土构件。也可以在钢管内部填充混凝土，做成外包钢构件，成为钢管混凝土。前者可充分利用外包混凝土的刚度和耐火性能，又可利用钢骨减小构件断面和改善抗震性能，现在应用比拟普遍。〔2〕局部抗侧力结构用钢结构，另一局部采用钢筋混凝土结构〔或局部采用钢骨混凝土结构〕。这种结构可成为混合结构，多数情况下使用钢筋混凝土做筒〔剪力墙〕，用钢材做框架梁、柱。例如：上海静安希尔顿饭店就是这种混合结构。香港中国银行那么是另一种混合方式，它采用钢骨混凝土角柱，而横梁及斜撑都采用钢结构。被称为中华第一楼的上海金茂大厦，就是采用钢筋混凝土做核心筒，外框用钢骨混凝土柱和钢柱的混合结构。深圳地王大厦也是用钢筋混凝土做核心筒，外框为钢结构的混合结构。除钢筋混凝土外，钢材也是一种比拟理想的框架结构材料。与钢筋混凝土相比，钢材强度高、韧性大、易于加工;高层钢结构具有决构断面小、自重轻、抗震性能好等优点；钢结构构件可在工厂加工，能缩短现场施工工期，施工方便。但钢材的防火性能差，用钢材做框架还必须用不易燃的材料把它包裹起来，这也会给设计带来许多麻烦。钢筋混凝土主要缺点是构件断面大，占据面积达、自重大。但是钢筋混凝土结构造价较低，且材料来源丰富，并可以浇筑成各种复杂断面形状，还可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力不低，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。因为两者各有所长，目前世界各国的情况不同，有的主张用钢框架，有的那么主张用钢筋混凝上框架。就我国的情况来讲，由于钢的产量缺乏，本钱较高一般均采用钢筋混凝土框架。框架结构是由梁、柱、节点及根底组成的结构形式，横梁和柱，通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至根底，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯〔全〕框架结构，框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。框架结构体系是由竖向构件的柱子与水平构件的梁通过节点连接而成的，既承当竖向荷载，又承当水平荷载的结构。横梁和立柱通过节点连成一体，形成承重结构，将荷载传至根底。其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与梁，柱是承重系统，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的，这种结构形式强度高，整体性好刚度大，抗震性好，开窗自由。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋造型。同时，在结构性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反响较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能，成为“延性框架”。框架结构侧向刚度较小，当层数过多时，会发生过大的侧移，易引起非结构构件破坏而不能满足使用要求。框架结构是柔性结构，有水平位移，房屋的总水平位移越大，人的感觉越不舒服，而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂，由于框架结构层间变形较大，在地震区，高层框架结构带来的另一严重问题是，容易引起非结构构件的破坏，因而对这两种水平位移进行限，这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。框架抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸。通常梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，这是框架结构的主要缺点，也因此而限制了框架结构的使用高度。同时由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震作用下结构整体位移和层间位移都较大，容易产生震害。在框架结构的抗震设计中，柱顶、柱底、梁端易出现裂缝。但是框架梁的裂缝宽度验算往往被工程设计人员无视，对此应引起注意。影响裂缝宽度的主要因素有两方面。一是混凝土强度等级，二是钢筋的级别和直径。对于普通的混凝土构件，混凝土强度等级的提高对梁的裂缝宽度影响不大，一般情况宜采用增大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法来减小梁的裂缝宽度。另外，要注意的是在用计算机辅助软件进行计算时，一定要将恒、活荷载分开来输入，以便正确进行内力组合和裂缝宽度计算。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑，抗震设计的框架结构除需加强梁、柱和节点的抗震措施外，还需注意填充墙的材料以及填充墙与框架的连接方式等，以防止框架变形过大时填充墙的破坏。但是随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。当有变形性能良好的轻质隔断及外墙材料时，钢筋混凝土框架可建造到30层左右，但在我国目前的情况下，框架结构建造高度不宜太高，以15-20层以下为宜。当柱为正方形或接近正方形，或楼面荷载较大的情况下，可采用纵横向承重方案，这时楼面常为现浇双向板楼盖或井字梁楼盖，两个方向的框架同时承受竖向荷载和水平荷载。在框架结构的设计方面，木工程中出现以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断进步，钢筋混凝土框架结构的设计方法在不断的开展和完善，先后经历了容许应力设计方法、破损阶段设计方法和极限状态设计方法。容许应力法以线弹性设计方法为根底，要求在使用荷载作用下构件截面的应力不大于容许应力，截面应力按线弹性设计方法求出，容许应力是用材料的强度除以平安系数求得。容许应力法仅考虑材料的弹性性质，容许应力取值也无科学依据，框架结构设计是否平安可靠无法用实验来验证。破损阶段法以塑性设计方法为根底，要求在使用荷载作用下构件截面的内力不大于破坏时内力除以某一平安系数，破损阶段法使构件有了总的平安度的概念，可以说它开创了一个新局面。但它仍存在一些重大的缺点:只保证了构件的强度，但却无法了解构件正常使用是否满足要求;平安系数取值仍须经验，并无严格科学依据;单一平安系数不能对不同荷载、材料、构件区别对待，从而正确地度量框架结构的平安度。极限状态法是破损阶段的开展，它规定了框架结构的极限状态，并把单一平安系数改为三个分项系数，即荷载系数、材料系数和工作系数，从而把不同荷载、材料、构件区别对待，使构件具有比拟一致的平安度。从本质上讲，破损阶段设计法和极限状态设计法中的承载力极限状态设计所依据的都是极限强度设计方法。极限强度设计方法的根本原那么是求出截面破坏时的极限承载力，然后控制截面在使用荷载作用下的内力不大于破坏时的极限承载力除以某个考虑平安的系数。系数可用单一系数，即破损阶段法;也可用分项截面钢筋超配系数，即极限状态法。随着可靠度设计方法的开展，平安系数的取值己经从传统的定值设计法开展到今天的半概率设计有很高的延性。然而在实际工程中很难完全做到这一点，比拟经济的方法是有选择有重点的提高结构中重要构件或某些善、更科学的方向开展。但是，只有框架结构的极限承载力得以准确评估后，框架结构平安系数更为精确、科学的取值才会更有意义框架结构平安度才能得到充分保证。可见，钢筋混凝土框架结构设计是十分重要的一项工作，设计的科学性对框架结构设计的经济性、平安性和可靠性都有十分重大的意义。建筑结构设计是建设工程设计的重要环节，是保障建筑结构平安、实现建筑使用功能的灵魂。地震时建筑物的稳定性是建筑物结构设计的一个很重要的考虑方面，但是钢筋混凝土结构如果要求在大震作用下，结构仍处于弹性阶段不发生破坏是很不经济的。既经济又平安的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重，但不应倒塌。因此，依靠弹塑性消耗地震能量是抗震设计的特点，“大震不倒”是设计要到达的目标。具有塑性变形能力的框架结构称为延性框架，大量的震害调查试验证明，钢筋混凝土框架经过合理设计，可以到达较大的延性。为了保证结构有较大的延性，应做到以下方面：钢筋混凝土框架梁、柱构件之间应设置为“强柱弱梁”。钢筋混凝土框架的层间变形能力取决于梁柱的变形能力。柱是压弯构件，其变形能力不如梁，所以较合理的破坏机制梁比柱尽可能早发生，底层柱柱底塑性铰较晚形成。钢筋混凝土框架梁、柱构件应防止剪切破坏。框架梁、柱是钢筋混凝土的主要受力构件，应以受弯破坏为主，这样构件延性好。梁、柱节点的承载力宜大于梁、柱构件承载力。在钢筋框架设计中，除了保证梁柱构件具有足够的承载力和变形能力外，保证节点的抗剪能力，使之不过早破坏十分重要。震害调查说明：节点破坏大多数是由于无箍筋或少箍筋，在剪压作用下混凝土出现斜裂缝甚至挤压破坏，纵筋压屈成灯笼状。因此保证节点不发生剪切破坏的主要措施是保证节点区混凝土的强度和密实性以及在节点核心内配置足够的箍筋。框架结构的抗震概念设计主要归纳为以下几点：〔1〕选择对建筑抗震有利的场地和地基。抗震设计时，应选择坚硬土或中硬土场地，当无法避开不利的或危险的场地时，应采取适当的措施。〔2〕结构必须具有足够的刚度和承载力，以及良好的延性和耗能能力。足够的刚度使结构满足小震作用下的侧移和层间变形限值，防止非结构构件的破坏。特别是不规那么框架，一定要设置从上到下贯穿连续的有较大的刚度和承载力的抗侧力结构。结构的延性和耗能能力，通过采取构造措施获得。〔3〕尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间，而且可能屡次作用，适当处理构件强弱关系，使其形成多道防线，是增强结构抗震能力的重要措施。例如，框架结构中的梁和柱，要做成“强柱弱梁”。〔4〕控制结构的非弹性部位(塑性铰区)，实现合理的屈服耗能机制。塑性铰是结构屈服后的耗能部位，塑性铰的分布确定了结构的屈服机制，塑性铰所在部位那么影响到铰的耗能能力。合理的耗能机制是梁铰机制，因为梁铰机制结构的层间位移均匀，即使出现较多的梁铰也不会形成机构。另一个原因是梁的轴向应力小，并且可以设计成弯曲破坏而不是剪切破坏，只要在梁端采取措施，就能获得良好的延性。〔5〕应合理选择梁柱截面尺寸、配置纵向钢筋和箍筋，防止剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋锚固粘结先于构件破坏。这是因为剪切、压溃和锚固破坏都是脆性破坏，延性很小。〔6〕提高结构整体性。各构件之间的连接，必须可靠，符合以下要求:构件节点(主要是梁柱节点)的承载力不应低于其连接构件的承载力，当构件屈服、刚度退化时，节点应保持承载力和刚度不变。予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力，装配式的连接应保证结构的整体性，各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。〔7〕地基承载力和刚度要与上部框架结构的承载力和刚度相适应。〔8〕以工程实际情况和概念设计的根本理论为依据，这是:①结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质；②设计和构造处理原那么；③计算程序的力学模型和功能；④吸取或不断积累的实践经验。建筑物是社会物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还需要考虑人们对建筑物在美观方面的要求。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、结构施工、材料设备、建筑经济及建筑艺术等问题，着重解决建筑物内部各种使用空间的合理安排，建筑物与周围环境、与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细胞的构造方式等，创造出既符合科学性又具有艺术性的生产和生活环境。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑建筑与结构、建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、巩固、美观。追求空间品质是现代建筑和古典建筑区别的重要标志之一，在建筑设计中，设计者一般把空间作为一个重要功能因素进行平面组合。以剧院设计为例，一般剧院的公共空间形态由门厅、大厅和休息厅等为观众效劳的辅助空间共同构成，传统概念中这局部空间的功能比拟单一，主要是为观众在演出开幕前以及幕间提供一个休息的场所，所以从设计考虑上与观演厅联系比拟紧密，在使用上独立性不强，在形态构成上多服从于观演厅。随着剧场建筑的开展，尤其是像国家大剧院这种综合性的演艺中心的出现，公共空间的功能要求愈来愈多，公共空间的形态要求也愈来愈高，独立性也愈来愈强。国家大剧院在任务书中就明确地要求在这局部空间中不仅要包括休息厅的功能要求，同时要设置相当面积的艺术展廊、文化交流、餐饮和商场，由此使整体建筑成为一个向所有人开放的活泼的街区。这就在没有演出的白天时间里，大剧院内部也可组织各式各样的文化活动，吸引戏剧演出之外参加其它活动的人流，为大剧院的经营和使用提供更充裕的硬件资源。现代建筑开展到今天，对建筑创作理念的探讨已经不能停留在二元理论的层面上即要么把建筑完全视为艺术的观念，抽象的形式变成了最主要的建筑语言，比例、均衡、韵律成了评论建筑的重要标准要么在建筑中添加许多哲学的想法，致使许多建筑师在设计中追求一种哲理上的意义，在这种冲动的鼓舞下，构成、符号、乡土、文脉等各种理论相继出现。当前的建筑创作理念已经由原来方案创作中手法的单一性向多元化开展，任何一个成功的典型建筑都是功能、形式和技术的辨证统一、协调组合。“巩固，实用，美观”作为建筑的三要素，它们之间相互制约、相互平衡，由三要素引申出来的注重技术、注重形式和注重功能的不同建筑创作理念，外表看它们是互不相关的设计理念，其实只是在寻求建筑创作中寻求最正确解题方案的不同表现形式，它根据具体的建筑设计工程采用有不同的策略。有独创性的建筑师往往都是综合运用各种设计方法的。建筑师针对不同的设计任务、环境条件、场所特点和文化要求可选择与之相适应的设计方法。各种设计方法的运用均可产生杰出的建筑作品，但在特定的条件下一种设计方法可能优于其他的方法，因此建筑师掌握和总结不同的设计方法是很有必要的。建筑师并不是在建筑创作中把所有的设计方法都用到，其实每个建筑师都有自己常用的或偏爱的设计方法，每个设计工程都有需要解决的突出的问题，找到相应的解决方法就是成功的设计。所以，每个建筑师在建筑设计的不同阶段，都可能采用不同的设计方法，针对不同性质的工程，也可能采用不同的设计方法。当前的建筑创作思路，应当在充分满足功能和讲究经济效益的前提下，注意形象建设，做到“适用、经济、美观”相结合。不能离开功能、适用、经济去片面追求城市形象，否那么，就会堕入形式主义，造成浪费。同时应对建筑建立合理的评价体系，无论从政府以及社会的管理和监督角度讲，应该予以重视，特别是一些典型建筑的设计方案，本文提倡建筑师运用综合的设计方法去解决建筑的技术、功能、美学、经济等问题。建筑设计和结构设计的关系：建筑是人们运用一定的物质材料创造所需空间和环境的一种技术和艺术，有许多使用和美观要求；结构是由构件组成的能承受“作用”的受力骨架，它的功能是形成建筑功能所要求的根本空间和体型。因此，在设计政府办公楼时，结构方面的设计一定要能满足建筑方面的要求，而建筑设计也必须考虑到所采用结构形式的特点。两者的关系相当于螺钉和螺帽，只有相互配套，才能共同发挥作用。根据建筑物用途分类，教学楼应属于民用建筑中的公共建筑。不同用途的建筑有不同的功能要求，可以根据教学要求的实际对房屋的建筑设计和结构设计提出相应要求。2建筑设计工程概况工程名称：徐州市中国矿业大学教学楼；工程地点：徐州市三环南路工程规模：主体6层；结构类型：钢筋混凝土框架结构；工程环境：本工程位于徐州市三环南路；地面粗糙度：B类；建筑类别：丙类；场地土类别：Ⅱ类；设计使用年限：50年；结构重要性系数：1.0；现浇钢筋混凝土房屋抗震等级：三级；环境类别：上层一类，根底：二〔a〕类；抗震设防烈度：7度〔第一组别〕，设计地震根本加速度值为0.10g；防火等级：二级；底层层高为3.6m，其它层均为3.6，建筑物总高度为m。室内外高差为0.60m，无地下室。2.2地质资料〔1〕工程地质：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求，到需注意冲沟、岩脉，建筑物总平面布置应尽量避开，以免导致建筑物倾斜、拉裂。根据地质资料，野外勘测成果与室内土工试验成果说明，场地工程地质条件简单。勘探深度内揭露的岩土地层全为第四系冲洪积层，岩性以粘性土为主。依据其物理与工程特性，可划分为4个主层〔编号为层①～层④〕。层①砂土：棕黄、褐黄等色，含少量铁锰氧化物，偶有锰结核。硬塑，具中压缩性。该层层底埋深，层厚。层②粘土：棕黄、棕红色及浅棕红色，含铁锰氧化物，含少量钙结核，硬塑，具中压缩性。该层层底埋深，层厚。层③粉质粘土：黄褐色、褐黄色及棕黄色，偶见钙质条纹。硬塑，具中压缩性。据穿透的勘探点统计,该层层底埋深，层厚。层④粉质粘土：褐黄及棕黄等色，含氧化铁和少量锰结核。硬塑，具中压缩性。该层最大揭露厚度，层底标高。本工程地基土体的平均容重取20.0；地基承载力标准值取第一层，。〔2〕水文地质：本地区地下水靠天然降水补给，地下水由东、东南向西、西北方向流动，与地形坡度一致。〔3〕地震工程地质：地质运动以断裂运动为主，褶皱运动为辅，断层裂缝较多，老的断层有三条：峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象，地壳运动比拟活泼，尤其是花石沟断层比拟明显，裂隙地面可见。根据有关方面分析：虽然断层较多，但断层并无应力积聚条件，故历史上从未发生过较大地震〔最大三级〕，国家地震局和省地质局确定为7度设防区。方案选择钢筋混凝土结构体系大致有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系、巨型结构体系。本文设计采用框架结构，框架结构体系是由竖向构件的柱子与水平构件的梁通过节点连接而成的，既承当竖向荷载，又承当水平荷载的结构。其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是梁，柱是承重系统，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔墙是不承重的，这种结构形式强度高，整体性好刚度大，抗震性好。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋造型。工程要求该工程为丙类建筑，Ⅱ类场地，耐火等级为一级，抗震设防烈度为七度，地震加速度，设计地震第一组，抗震等级为三级。主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构，梁、柱、板均为现浇，混凝土强度等级主要采用C35,钢筋主要采用HRB400级钢筋，箍筋选用HRB335级钢筋；本建筑场地较为平整，地质条件较为简单，所以采用全框架结构及柱下独立根底。根底采用柱下独立根底。建筑设计说明在进行建筑设计时，综合考虑了基地环境，使用功能，结构选型，施工材料，设备和建筑艺术等问题，合理安排了建筑内部各种使用功能和使用空间，并使建筑与周围外部环境相协调。本设计为中国矿业大学教学楼的设计，主体结构为6层，高度为22.5m，层高均为3.6米，室内外高差0.6m，女儿墙高0.9m。填充墙采用200mm厚的空心砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm。整个建筑由抗震缝分为四个区，分别为南区、北区、西区和东区，整个建筑因此联系起来成一个回字形，有利于建筑抗震。将房间按使用的性质分类，分为教室、办公室、开水室和交通联系局部。××7.2m布局，一层上有八个，主要分布在南北走向，由于教室对于采光要求较高，所以开了较大的窗子。××3.6m开水室，以便教师及学生日常饮水。整个教学楼根据《建筑专业标准标准》布置，从而来合理地布置各个房间，同时在不影响平安保卫工作的根底上使其内外联系方便。教学楼的卫生间，在布局中的位置，充分考虑到来此地的各局部人的使用方便，尽量保证良好的通风和采光。本设计在每层各布置两个厕所，紧靠楼梯，使用方便。建筑为六层，故采用了楼梯作为垂直交通手段，考虑到学生人流量较大以及筑的抗震防火要求。本设计采用外廊式与内廊式相结合的布局，外廊式布局主要特点是具有较好的朝向、采光和通风；内廊式布局的主要优点是走道所占的面积比拟小，此外，为了解决内廊式走道采光不好的问题，在走道端部开设窗子以解决走道的采光问题。2.5建筑平面设计是在熟悉使用空间及其使用要求的根底上，进一步分析建筑整体的使用要求，分析各使用空间之间及使用空间与交通联系空间之间的相互关系，综合考虑技术、经济和建筑艺术等方面的要求，结合整体规划、场地环境等具体条件，将各使用空间和交通联系空间在水平方向上相互联系和结合，组成一个有机的建筑整体。在建筑平面设计过程中，由于设计题目为教学楼，建筑的功能要求比拟单一，主要为教学之用，同时结合办公答疑之用。首先从建筑的功能着手，分析其使用空间的结合，把建筑中使用功能相同或联系紧密的使用空间组合在一起形成一区。平面设计中将房间按不同的功能要求分类并进行分区布局，使之既有明确的分区和隔离，又有必要的联系。本设计中主要是教室的集中，结合办公室、开水房辅助教室使用。根据标准要求，本设计由于采用的是框架结构，房间的布置比拟灵活，根据房间使用的性质不同，房间的尺寸也不同，房屋的开间取为m，进深为m。中间走道为m。厕所布置在建筑朝向较差的一面，距最远的房间距离远小于50米，符合标准要求。2.5建筑的立面设计是在符合使用功能和结构构造等要求的前提下对建筑空间造型的进一步美化，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。因此在立面设计中一应反映出建筑的性格，即建筑的使用性质；二应反映内部空间及其组合情况；三应反映自然条件和民族特点的不同；四应适应基地环境和建筑规划的总体要求。本设计在立面上看起来显的比拟简单，柱子突出外墙起到了分隔作用且采用轻质装饰材料，给人以强烈的视觉效果。在墙面涂料上，用的是水刷石涂料，显的比拟质朴、典雅。在窗户处理上，整个立面大体上采用了两种形式的窗户，较为传统的矩形窗使得整个建筑显的很稳重，楼梯间使用的弧形窗使得楼梯间显得典雅。总体上说，整个建筑在立面设计上力求到达活泼、简洁、朴素、典雅的效果。通过对空间的综合利用，以端庄朴实无华的形象来表达教学建筑的丰富文化内涵，到达形式和内容的统一，使环境得到改善。突出建筑物立面中的重点，既是建筑造型的设计手法，也是房屋使用功能的需要。建筑物的主要出入口局部，是人们经常经过和接触的地方，在使用上要求地位明显，易于找到。2.5建筑剖面设计的任务是确定建筑各局部空间的高度、建筑的层数、建筑空间的利用以及处理建筑剖面中结构构造关系等问题。建筑剖面设计的实质是对使用空间、交通联系空间进行竖向的组合布局。建筑剖面设计和建筑的使用、造价、节约用地等有很大的关系，而且要结合平面一起考虑，才能有助于剖面设计的完成。层高是剖面设计的重要数据，是工程常用的控制尺寸。本设计中层高确实定除了考虑室内净高与结构、构造所需的高度外，还使其符合建筑模数的要求。建筑剖面组合那么是根据建筑竖向使用要求，解决层高、层数和建筑在高度方向的安排方式，并协调这些因素与“造型力求简洁”之间的矛盾。〔1〕房屋各局部高度确实定房间剖面的设计，首先需要确定室内的净高。即房间内楼地面到顶棚或其他构件底面的距离。室内净高和房间剖面形状确实定主要考虑以下几个方面：室内使用性质和活动特点的要求，采光通风的要求，结构类型的要求，室内空间比例的要求。本设计层高均为为3.6m。〔2〕房间层数确实定影响确定房间层数的因素有很多。主要有房屋本身的使用要求、校园规划的要求、选用的结构类型以及建筑防火等。根据上述要求，确定取6层的建筑高度。〔3〕楼梯在剖面中的位置画剖面图时，一般要将楼梯、门厅、走廊等较复杂的部位表现出来。〔4〕建筑空间的利用充分利用建筑物内部的空间，除了充分发挥主体空间的功用外，还须对走廊、楼梯和门厅等进行充分利用。走廊平顶的上部，可以作为设置通风.照明设备和铺设管线的空间。楼梯间的底部和顶部，通常都有可以利用的空间，当楼梯间底层平台不作出入口用时，平台以下的空间可作贮藏或厕所等辅助房间。2.5.4〔1〕门的宽度、开启方式、数量及位置确实定。根据人流的多少和搬进房间的家具、设备的大小来决定门的宽度，楼梯的门为双向的弹簧门，宽为2200m，高度取2400mm，两头的疏散门也为双向的弹簧门，门宽取2200m，内部的房间取门宽为1100mm，高度取2100m。开启方式是根据标准的要求来做的。厕所的门宽1200mm。〔2〕窗的大小及位置确定房间中窗的大小和位置确实定，主要是考虑道室内采光和通风的要求。本次设计中，一般教学楼的窗均采用铝合金窗平推窗，而且均是居中布置，考虑《建筑设计标准》要求窗地比不小于1：6，各层窗高均取为2100mm，宽度为2700mm。经验算窗地比均符合要求，通风良好。厕所内开的窗采用不透光的材料，充分保证私密性，并配置机械通风设备。〔3〕水平交通联系局部：走廊，过道。该局部的主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，以解决建筑物中水平联系和疏散的问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。按《建筑设计标准》要求，教学用房：内廊不应小于2100mm；外廊不应小于1800mm，考虑到柱的截面尺寸和根底布置，适当放大取走道宽3.6m，可让四人并行通过。楼梯间确实定本建筑共设三部楼梯，均设置在人员密集处。〔1〕楼梯形式的选择：楼梯常见的形式有板式楼梯和梁式楼梯。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成，踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上，作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料，当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比拟笨重。板式楼梯具有下外表平整，施工支模方便，外观比拟轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上，作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小时，采用板式楼梯较为适宜，但其斜板较厚，为跨度的1/25～1/30。本工程均采用板式楼梯。〔2〕楼梯踏步的尺寸：计算踏步高度和宽度的一般公式：，〔2.1〕式中：r—踏步高度；g—踏步宽度；600mm—考虑到人们行走的舒适性，便于疏散等要求，取踏面宽300mm，踢面高150mm，楼梯坡度小于30度。〔3〕梯段和平台的尺寸：房门距最近的楼梯口的距离与防火等级和建筑类型有关，一般最大需30米。两跑楼梯间留有空隙，称为楼梯井。楼梯井至少做15厘米，本设计为20厘米，可以供消防水管穿过。楼梯的梯段宽度根据建筑使用者的多少确定，每人需占有一定的疏散宽度，而且梯段宽度应大于1.9米。〔4〕楼梯扶手确实定：楼梯的扶手应巩固适用，且在两侧都设有扶手，其高度为1100mm。在楼梯的起始及终结处，扶手均自其前缘向前伸出200mm，且出于平安因素，扶手末端向下布置。2.5厕所内设有带洗手池的前室，厕所有直接自然风和天然采光。〔1〕卫生洁具数量按标准要求：男厕每50人设大便器一只，每50人设小便槽1000mm；女厕每25人设大便器一只。本建筑每层楼最多1000人，考虑到现实中男女比例的问题，按男∶女=3∶2计算，本设计每层男厕共设18个大便器，小便槽18m，女厕共设10个大便器。洗手池及各卫生洁具的尺寸均按建筑设计图集的要求确定。〔2〕为遮挡视线，在男厕的小便槽处设置了1100宽、1200高的挡板。2.5.《建筑抗震设计标准》规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。徐州地区抗震设防烈度为7度，故进行抗震设防。建筑根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。甲类应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标注；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丙类建筑应属于抗震次要建筑。本工程的抗震设防类别为丙类，丙类建筑地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。丙类建筑的抗震等级应由《建筑抗震设计标准》确定，本设计属于框架结构，7度抗震设防，高度小于30m，故为三级框架。2.51〕勒脚：勒脚是墙身接近室外地面的局部，一般情况下，其高度为室内地坪与室外地面的高差局部。它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蚀，遭到破坏，同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀。所以，在构造上必须采取相应的防护措施。勒脚防潮层：分为水平防潮层和垂直防潮层。当室内地坪出现高差或室内地坪低于室外地面时，要同时设置水平防潮层和垂直防潮层。本工程只设水平防潮层。水平防潮层根据材料的不同，一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、配筋细石混凝土防潮层。油毡防潮层具有一定的韧性、延伸性和良好的防潮性。由于油毡层降低了上下砌体之间的粘结力，且降低了砌体的整体性，对抗震不利，目前已少用。砂浆防潮层是在需要设置防潮层的位置铺设防水砂浆。防水砂浆能克服油毡防潮层的缺点，但由于砂浆系脆性材料，易开裂。故不适于地基会产生微小变形的建筑中。为了提高防潮层的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋细石混凝土防潮层。工程中常在标高-m处设防潮层。2〕散水为保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水。散水坡度约3%-5%，宽一般为,纵向每隔10米做一道伸缩缝，散水与外墙设20宽缝，其缝内均填沥青砂浆。当屋面排水方式为自由落水时，要求其宽度较出檐多200mm，一般雨水较多地区多做成明沟，枯燥地区多做成散水。本工程做散水，宽度，坡度3%。3〕楼地面工程〔1〕内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝〔平头缝〕，细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。〔2〕现浇水磨石楼地面面层应分格，除特殊注明外，一般普通水磨石面层用厚玻璃条分隔。〔3〕室内经常有水房间〔包括室外阳台〕应设地漏，楼地面用1：2.5水泥砂浆〔掺3%防水粉〕作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标上下于同层房间地面标高20。〔4〕特殊注明外，门外踏步、坡道的混凝土垫层厚度做法同地面。〔5〕建筑电缆井、管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋，待管道安装后用同样标号混凝土封闭。4〕屋面工程〔1〕屋面防水等级为二级，具体做法详见《施工说明》〔苏J9501〕〔2〕基层与突出屋面结构〔女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口〕的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。〔3〕凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，防止做防水材料后再凿洞。5〕变形缝建筑物由于受气温变化、地基不均匀沉降以及地震等因素的影响，使结构内部产生附加应力和变形，因而在变形敏感的部位留出一定的缝隙即变形缝，以保证各局部建筑物在这些缝隙中有足够的变形宽度而不造成建筑物的破坏。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。本设计中住宅楼的长度较长，因而受温度变化的影响而产生的变形较大，所以在建筑17轴处设温度缝。本设计各层均在同一平面上，不存在高差，因此无需设沉降缝。同时本设计为7度抗震设防，应设防震缝。根据《抗震标准》，防震逢的最小宽度应符合以下要求：〔1〕框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加宽度20mm。〔2〕防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定。考虑到地震作用的影响，设置了两个抗震缝，抗震缝宽根据标准公式计算得，取110mm，分别在南区与东区转角处和北区与东区转角处，将整个体型分成规那么的矩形建筑物，防止差异侧移加重震害。6〕根底工程根据现行《建筑地基根底设计标准》和地基损坏造成建筑物破坏后果〔危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性〕的严重性，将根底分为三个平安等级：一级、二级、三级。本设计根底的平安等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。根底按刚度分可分为：刚性根底和柔性根底；按构造分类可分为：独立根底、条形根底、筏板根底、箱形根底和壳体根底。其中，独立根底是柱根底中最常用和最经济的型式。本工程采用独立根底。根底埋置深度的选择应考虑：建筑物结构条件和场地环境条件。在保证建筑物根底平安稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种根底形式，这些要求常成为其根底埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响根底埋置深度的选择。为了保护根底不受人类和生物活动的影响，根底宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m，且根底顶面宜低于室外设计地面，同时有要便于周围排水沟的布置。采用柱下独立根底，根底采用C35混凝土，有垫层，垫层厚度100mm，垫层混凝土标号为C10。根底具体尺寸与做法详见根底设计2.5.9建筑选材本设计在装饰上不追求豪华，重视材质、材色、崇尚自然，协调和谐，突出重点，创造出与建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙为乳胶漆墙面，配上浅色塑钢窗，黄色分隔条纹。在门厅作重点装修处理。一般诊室采用彩色水磨石楼面；在卫生间，做成防水地砖楼面，以利于防水；在化学实验室内，做成耐酸地砖楼面1〕屋面做法：(刚性防水保温屋面)苏J9501-58-11〔1〕40mm厚C20细石混凝土，内配4200双向钢筋，中矩150压光抹平〔2〕SBS改性沥青防水卷材〔3〕20mm厚1：3水泥砂浆找平层〔4〕70mm厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块或30厚聚苯议席塑料板〔5〕20mm厚1：3水泥砂浆找平层〔6〕100mm厚捣制钢筋混凝土板〔7〕20mm厚石灰抹底2〕楼面做法：苏J9501-21-5〔1〕瓷砖地面〔2〕20mm厚1：3水泥砂浆找平层〔3〕100mm厚钢筋混凝土楼板〔4〕20mm厚水泥石灰砂浆抹底3)地面做法:苏J9501-5-10〔1〕瓷砖地面〔2〕20mm厚1:3水泥沙浆找平层〔3〕60mm厚C10混泥土随捣随抹〔4〕100mm厚碎石或碎砖夯实〔5〕素土夯实4〕外墙面做法：〔1〕20mm厚∶3水泥砂浆打底，〔2〕5mm厚1∶1水泥砂浆粘结层，〔3〕彩色涂料一底两度5〕内墙面做法：〔1〕刷内墙涂料〔2〕2mm厚纸筋〔麻刀〕石灰粉面〔3〕12mm厚1：3石灰膏砂浆打底6〕卫生间做法：〔1〕8mm厚防滑地砖，素水泥浆擦缝〔2〕20mm厚水泥砂浆保护层〔4〕20mm厚1∶3水泥砂浆找平层〔5〕素水泥浆结合层一道〔6〕钢筋混凝土楼板7〕踢脚做法：〔1〕8-10mm厚地砖素水泥擦缝〔2〕5mm厚1∶1水泥细砂结合层〔3〕12mm厚1∶3水泥砂浆打底8〕墙基防潮：20mm厚1∶9〕台阶做法：〔1〕花岗石条石规格厚度和宽度，按台阶设计要求，长度1000~1500外表剁平〔2〕30mm厚1：3水泥砂浆结合层〔3〕素水泥浆一道〔4〕100mm厚C15号现捣钢筋混凝土6双面钢筋中距150〔厚度不包括踏步三角局部〕，台阶面向外坡2%〔5〕150mm厚碎石或碎砖垫层〔6〕素土夯实〔坡度按工程设计〕台阶横向两端M2.5号砂浆砖砌240厚地龙墙，横向总长度大于3m时，每隔3m加一道240厚地龙墙，地龙墙埋深在冰冻线以下，C10混凝土根底垫层600宽、300高10)坡道做法水泥防滑坡道：〔1〕、20mm厚1:2水泥砂浆抹面,15宽合金钢砂防滑条,中距80，凸出坡面〔2〕、素水泥浆一道〔3〕、80mm厚C15混凝土〔4〕、200mm〔5〕、素土夯实11〕散水：宽度900mm，坡度3%做水磨石面层。〔1〕10mm厚水磨石面层〔2〕20mm厚1∶3水泥砂浆打底〔3〕60mm厚混凝土层〔4〕80mm厚碎砖垫层〔5〕素土夯实12〕女儿墙：〔1〕6mm厚水泥砂浆罩面〔2〕12mm厚水泥砂浆打底〔3〕200mm厚蒸压粉煤灰砖〔4〕20mm厚水泥砂浆找平13〕排水雨水管：直径100mm高级塑料落水管14〕门窗：木门、塑钢窗15〕油漆：楼梯扶手为油漆蜡克罩面；楼梯栏杆为不锈钢套管；木门油一底二度栗色调和漆。所有铁件油防锈漆一度、银粉漆二度。深入墙内木料为热柏油防腐。3.建筑结构设计设计资料工程名称：中国矿业大学教学楼工程规模：主体6层结构类型：框架结构工程环境：本工程位于徐州市三环南路中国矿业大学校园内抗震设防烈度：7度，第一组别设计地震根本加速度值为0.1g，地面粗糙度：B类抗震等级：三级建筑类别：丙类场地土：Ⅱ类设计使用年限：50年框架平安等级：三级结构重要性系数：环境类别：上层Ⅰ类根底：二a类气象资料徐州市自然条件及气候条件：℃℃最高气温℃℃℃土壤冻结最大深度240mm相对湿度平均71%〔冬季61%，夏季70%〕主导风向全年主导风向为偏东风平均风速3m/s2夏季平均风速折算成距地面2m处数值积雪最大厚度240mm根本雪压0.35KN/m2设计依据《建筑专业标准标准》(GB50009－2002)《建筑结构荷载标准》(GB50009－2001)《混凝土结构设计标准》(GB50010－2002)《建筑抗震设计标准》(GB50011－2001)《建筑地基根底设计标准》(GB50007－2002)《建筑结构制图标准》(GB/T50105—2001)《建筑制图标准》(GB/T50104-2001)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068－2001)《建筑设计防火标准》(GB50016--2006)《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T50476-2008)《05系列江苏省工程建设标准设计图集》(苏J01-2005)3.4结构方案选取3.常见的竖向承重体系包括框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。本设计的建筑主体为框架结构，建筑高度为米，共计6层，层高均为3.6m。框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既能承受竖向荷载，又承受水平荷载。框架结构体系的优点是：建筑平面布置灵活，能获得较大空间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比拟成熟；在一定的高度范围内造价较低。比拟各方案，本设计选用框架结构作为竖向承重体系。3.常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。现浇楼盖结构可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规那么布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。本设计选用现浇楼盖结构中的肋梁楼盖为该大楼的水平向承重体系。3.多层框架结构的根底，一般有柱下独立根底、条形根底、十字形根底、片筏根底，必要时也可采用箱形根底或桩基等。根底类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比拟。本设计根底设计等级为丙级，地基土为砂土，其地基承载力标准值为，建筑高度22.5m，所以综上考虑，本设计的根底形式选取现浇柱下钢筋混凝土独立根底。结构布置计算简图一般情况下，框架结构是一个空间受力体系，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常情况下横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重等。本设计为纵横向框架混合承重，在两个方向均布置了框架承重梁以承受楼面荷载。本设计柱网布置采用内廊式，两边为教室、办公室和楼梯间，柱距为m×mm×m，中间为走道，柱距为m×3.6m，如下图。选取一榀框架进行设计计算，取出来的平面框架承受以下图中阴影范围内的水平荷载，竖向荷载那么需按楼盖结构的布置方案确定。图3.1柱网结构布置图3.5框架梁、柱尺寸确定框架梁尺寸估算根据公式：，〔3.1〕纵梁：,取,取横梁：,取,取次梁：取取走道梁：，取但为了施工方便，取确定柱高度柱截面尺寸可根据轴压比估算，查表可得该框架的抗震等级为三级，其轴压比限值为0.9。各层的重力荷载代表值近似取15kN/m2,由图知边柱及中柱的负载面积为×/2和×(3)/2，，〔二级〕，0.9〔三级〕，0.7〔一级〕由轴压比限值公式：，。〔3.2〕边柱：中柱：取截面为正方形，那么边柱和中柱截面高度分别为：和。根椐上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸底层为600mm600mm，标准层为500mm500mm，底层柱高度为。其中为底层结构高度，为室内外高差，为根底顶面至室外地面的高度，其他层柱高为3.6m。构件材料选取现浇钢筋混凝土梁，C35，,纵筋为HRB400级(=360)，箍筋为HRB335级〔〕现浇钢筋混凝土柱，C35，,纵筋为HRB400级(=360)，箍筋为HRB335级〔〕现浇钢筋混凝土板，C35，,钢筋为HRB335级(=300)现浇板,板厚取：200mm(一般为短跨的1/40~1/35〕3.6框架梁、柱线刚度计算在框架结构中，通常现浇层的楼板，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的边跨框架梁取0(I0为梁的截面惯性矩)，对中跨0(假设为装配楼板，带现浇层，那么分别取00)。表3.1框架柱线刚度计算表层次Ec〔N/mm2〕b×h(mm2)惯性矩(mm4)I0=bh3/12hc(mm)k0=ECI0/hc〔Nmm〕2～6层3.15×104500×500×1093600×10101层3.15×104600×600×1094800×1010表3.2横向框架梁线刚度计算类别层次b×h(mm2)跨度〔mm〕惯性矩(mm4)I0=bh3/12线刚度(Nmm)k0=ECI0/l线刚度(Nmm)k0=2ECI0/l边横梁1～6层350×6507200×109×1010×1010走道梁1～6层200×4003600×109×1010×1010表3.3一榀框架侧移刚度D值〔N/mm〕层次层高(m)柱根数Kc(Nmm)D=12αKc/h2(1/m)楼层D2～6层3.60边柱2×10×10478534中柱2×104层次层高(m)柱根数Kc(Nmm)D=12αKc/h2(1/m)楼层D1层4.80边柱2×1010×10476810中柱21.251×104注：对于2～6层的边柱：；中柱:；〔3.3〕对于1层的边柱：；中柱:〔3.4〕满足竖向规那么框架的要求恒荷载计算荷载传递的根本原理如以下图所示，阴影局部为一个计算单元。次梁承受板传来的荷载，并通过自身受弯将荷载传递到主梁上，主梁作为次梁的不动支点承受次梁传来的荷载，并将荷载传递给主梁的支撑—柱。双向板上的荷载，以450等角分线为界，分别传至两相邻支座。图3.1结构计算单元荷载统计1)屋面框架梁线荷载标准值40厚细石混凝土×KN/m2KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层×20=0.4KN/m2×KN/m2×KN/m2100厚现浇钢筋混凝土板×KN/m220厚石灰打底×m2KN/m2中跨框架梁线荷载合计2.10kN/m2〕1-6层楼面荷载：瓷砖地面小瓷砖地面〔包括水泥粗砂打底KN/m2×10KN/m2×KN/m220厚1∶×KN/m2100厚现浇钢筋混凝土板×KN/m220厚水泥石灰膏砂浆抹底×m2楼面恒载KN/m2中跨框架梁线荷载合计2.10kN/m3)梁、柱重力荷载标准值：表3.4梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mγ/(KN/m3)βg(KN/m)/kN1层边横梁25纵梁25次梁025柱25走道梁252-6层边横梁25纵梁25次梁25柱255走道梁25注：(1)表中β为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对起重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；梁柱的容重为25KN/m3。(2)梁长度取净长；柱长度取层高。(3)墙体重力荷载标准值：外墙为200厚粉煤灰轻渣空心砌块，外墙面贴瓷面砖，内墙面为20厚抹灰，那么外墙单位墙面重力荷载为：0.5+×0.20+17×2内墙体为200厚加气混凝土，两侧均为20厚抹灰，那么内墙单位面积重力荷载为：×0.20+17××2×kN/m；2。(5)女儿墙墙体与外墙相同。因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：==kN/m==×=kN/m=2.10kN/m=×3.6=kN/m因此，作用在标准层及底层框架梁上的线荷载为：==kN/m==×=kN/m=kN/m=×=kN/m3)屋面框架节点集中荷载标准值各类构件自重计算如下：纵向梁自重及粉刷：kN/m900高女儿墙自重：×=kN/m窗自重(铝合金窗单位重力荷载取)：××0.4=2.352kN门自重〕：×2.1×0.4=kN底层柱自重及粉刷：kN/m标准层自重及粉刷：kN/m顶层荷载计算：①纵梁自重×=kN②900高女儿墙自重×=kN③纵梁传来a.屋面自重〔三角形局部〕c.由次梁传来屋面自重〔梯形局部〕1/2×3.6×1.8××2=33.566kN××1/2=9.450kN1/2×(+)××5.18=50.450kN那么顶层边节点集中荷载kN①纵梁自重kN②纵梁传来a.屋面自重〔三角形局部〕33.566kNb.次梁自重9.450kNc.由次梁传来屋面自重〔梯形局部〕50.450+1/2×(+)×1.8×2×5.18=100.800kN那么顶层中节点集中荷载kN4)楼面框架节点集中荷载标准值①纵梁自重kN②扣窗面积墙重［(7.2-0.5)×(3.6-0.65)-××2］×2.34=kN③柱子自重×3.6=24.750kN④窗重2.352×2=5.064kN⑤纵梁传来a.楼面自重〔三角形局部〕c.由次梁传来楼面自重〔梯形局部〕1/2×3.6×1.8×8×2=27.734kN9.450kN1/2×(+)××=41.602kN那么中间层边节点集中荷载kN①纵梁自重kN②纵梁传来a.楼面自重〔三角形局部〕27.734kN9.450kNc.由次梁传来楼面自重〔梯形局部〕41.602+1/2×(+)×1.8×2×4.28=kN③内纵墙自重［(7.2-0.5)×(3.6-0.65)×2.1×2］×1.78=26.958kN④柱子自重24.750kN⑤门重×2=kN那么中间层中节点集中荷载kN图3.2恒载图3.8活荷载计算3.查《建筑结构荷载标准》，可知：上人屋面活载：；上人屋面活载：,本设计为不上人屋面。楼面活载：房间；走道雪荷载标准值〔3.5〕式中：屋面荷载分布系数，根本雪压，徐州地区年一遇，那么(1)屋面活荷载标准值①线荷载标准值×0.5=1.8kN/m②边节点集中荷载标准值屋面活载〔三角形局部〕××1.8×2×1/2=kN次梁传来屋面活载〔梯形局部1/2×()××0.5=4.86kN那么活载作用下顶层边节点集中荷载kN③中节点集中荷载标准值屋面活载〔三角形局部〕kN次梁传来屋面活载〔梯形局部〕4.86+(+)×1.8×2×1/2×0.5=kN那么活载作用下顶层中节点集中荷载kN3.(2)楼面活荷载标准值①纵梁上线荷载标准值×2.0=7.2kN/m②走道梁上线荷载标准值×2.5=9.0kN/m③边节点集中荷载标准值楼面活载〔三角形局部〕2×1/2×3.6×1.8×2=12.96kN次梁传来楼面活载〔梯形局部〕1/2×(+)×1.8×2=19.44kN那么活载作用下标准层边节点集中荷载kN④中节点集中荷载标准值楼面活载〔三角形局部〕12.96kN次梁传来楼面活载〔梯形局部〕19.44+(+)×1.8×2×1/2×2.5=43.74kN那么活载作用下标准层中节点集中荷载KN(3)屋面雪荷载标准值①线荷载标准值×0.35=1.26kN/m②边节点集中荷载标准值屋面雪载〔三角形局部〕××1.8×2×1/2=2.268KN次梁传来屋面雪载〔梯形局部〕1/2×(3.6+)××0.35=3.402KN那么雪载作用下顶层边节点集中荷载KN③中节点集中荷载标准值屋面雪载〔三角形局部〕2.268KN次梁传来屋面雪载〔梯形局部〕3.402+(+)×1.8×2×1/2×0.35=6.804KN那么雪载作用下顶层中节点集中荷载KN图3.3活载图3.9风荷载作用下框架结构内力计算和侧移计算3.9.1风荷载标准值垂直于建筑物外表上的风荷载标准值，应按下述公式计算〔3.6〕式中，—风荷载标准值〔kN/m2〕—高度Z处的风振系数—风荷载体型系数—风压高度变化系数—根本风压〔kN/m2〕由《建筑结构荷载标准》，徐州地区重现期为50年的根本风压：kN/m2，地面粗糙度为B类。风载体型系数由《建筑结构荷载标准》第节查得：=0.8〔迎风面〕和=-0.5〔背风面〕。《荷载标准》规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H=<30m<1.5，那么不需要考虑风压脉动的影响，取=1.0。一榀框架宽度为。表3.5沿房屋高度分布风荷载标准值层次6543210风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。其中为，一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到该层计算高度的一半〔底层的计算高度应从室外地面开始取〕。图3.4等效节点集中风荷载〔单位：kN〕表3.6风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次67853436001/2482857853436001/1094247853436001/720037853436001/548827853436001/446717681048001/4848由表格可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为，满足标准要求。3.9.2水平风荷载作用下的内力计算：〔3.7〕式中，—标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度，和柱的相对线刚度的比值，总层数，该层位置查表确定。—上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度比值及查表得。—上下层层高变化的修正值，由上层层高对该层层高比值及查表。—下层层高对该层层高的比值及查表得。柱端剪力计算公式为(3.8)柱端弯矩计算公式为，表3.7风荷载作用下边柱弯矩、剪力计算表层次678534185781.54578534185781.54478534185781.54378534185781.54278534185781.54176810184640.99表3.8风荷载作用下中柱弯矩、剪力计算表层次678534206891.940578534206891.94478534206891.940378534206891.940278534206891.94176810199411.253.风荷载作用下的梁端弯矩及柱轴力计算按照以上方法计算所得的风荷载作用下的各柱柱端弯矩见附表。按照以下公式计算；；(3.9)；(3.10)表3.9风荷载作用下的梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱654321图3.5风荷载作用下的框架弯矩图〔〕图风荷载作用下框架梁端剪力和柱轴力图〔〕3.10地震作用计算3.重力荷载代表值是结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和，是表示地震发生时根据遇合概率确定的“有效重力”集中于各质点的重力荷载代表值Gi，为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙.柱等质量，无论是否为上人屋面，其屋面上的可变荷载均取雪载。顶层重力荷载代表值包括：屋面板自重，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，女儿墙自重，半层墙自重和半层柱自重。1〕顶层重力荷载代表值G6×(++3.6)×7.2=671.328KNB.纵横梁自重×4+2.625××2+2.10×3.6+5.972××2=KNC.女儿墙自重××2=KN1/2×6.875×3.6×4=4KNE.半层墙自重(扣门窗)［(7.2-0.5)×(3.6/2－0.65)－(2.1/2×2.8×2)］××2+［(7.2-0.5)×(3.6/2－0.65×/2×2)］×1.78×2+［(－0.5)×(3.6/2－0.65)］×1.78×2=KNF.门窗重(×4+2.352×4)×=6.552KNG.50%雪荷载0.5××18×7.2=22.68KNSHAPE总计：1142.436KN2〕2-5层重力荷载代表值G2=G3=G4=G5A楼面横载4.28×(++3.6)×7.2=KNB.纵横梁自重KNC.上下半层柱自重4×2=99.00KN［(7.2-0.5)×××2)］××2+［(7.2-0.5)×××2］××2+(7.2－0.5)×(3.6－0.65)××KNF.门窗重×4+2.352×4=13.104KNG.50%楼面活荷载×(×7.2×2×2+×7.2×)=1KN总计：1265.013KN3〕底层重力荷载代表值G1A.楼面横载4.28×++3.6〕×7.2=KNB.纵横梁自重KNC.上下半层柱自重+1/2×(×4KND上下半层墙自重(－)+［(7.2-0.6)×(4.8/2－0.65)－(2.1/2×2.8×2)］××2+［(7.2-0.6)×(4.8/2－0.65)－×/2×2)］×1.78×2+(－0.6)×(4.8/2－0.65)×1.78×2=214.163KNE.门窗重×4+2.352×4=13.104KNF.50%楼面活载××7.2×2×2+×7.2×2.5〕=1KN总计：KN那么一榀框架总重力荷载代表值为:3.顶点位移法是求结构基频的一种方法，它的根本原理是将结构按其质量分布情况，简化成有限个质点或无限个质点的悬臂直杆，求出以结构顶点位移表示的根本频率。结构的根本自振周期为：(3.11)式中，—根本周期调整系数。考虑填充墙的影响，框架取0.6～0.7。—框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，是将框架的重力荷载代表值视为水平作用力，求得假想的框架顶点位移。,再用求得框架的底部剪力，进而求得框架各层剪力和结构的真正位移。对框架结构，按以下公式计算：(3.12)(3.13)(3.14)表结构顶点假想侧移层次∑D()678534578534478534378534278534176810顶部位移根本自振周期：(3.15)徐州地区抗震设防烈度为7度，由《抗震标准》查得水平地震影响系数最大值=0.08，按第一组情况下的Ⅱ类建筑场地，由《抗震标准》查得特征周期=0.35s，那么地震影响系数为：(3.16)结构总的重力荷载代表由底部剪力法计算公式：(3.17)因T1=0.686g=0.49s，故应考虑顶部附加地震作用(3.18)(3.19)那么框架所承受的地震作用式按公式分配(3.20)表各质点横向水平地震作用下楼层剪力计算表层次62654321图水平地震作用分析图层间剪力分布图表横向水平地震作用下的位移验算层次67853436001/265557853436001/163247853436001/124337853436001/105127853436001/94817681048001/1166由表格可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为，满足标准要求。3.计算水平荷载作用下的内力一般有两种方法。一种是反弯点法，另一种是D值法。反弯点法在考虑柱侧移刚度时，假设节点转角为，亦即恒梁的线刚度假设为无穷大。对于层数较多的框架，由于柱轴力大，柱截面也随着增大，梁柱相对线刚度比拟接近，甚至有时柱的线刚度反而比梁大，这样，上述假设将产生较大误差。另外，反弯点法计算反弯点高度时，假设上下节点转角相等，这样误差也较大，特别在最上和最下数层。D值法对框架柱的侧移刚度和调整反弯点高度做了修正。当横梁刚度与柱子线刚度的比不是很大时，柱子两端相差较多，尤其在最上和最下层，其反弯点并不在柱的中央。显然，影响柱子两端节点转角的主要因素有以下三项：该柱所在楼层的位置，上下梁相对线刚度的比值和上下层层高的变化。在求得框架第层的层间剪力后，层柱分配到的剪力以及柱上、下端的弯矩、分别按以下各式计算：(3.21)(3.22)式中,—层柱的侧移刚度；—为该层柱的计算高度；—反弯点高度比；—标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度和柱的相对线刚度的比值，总层数，该层位置，由表查出。—上下梁