长115米宽73.5米5层框架教学楼（计算书、部分建筑、结构图）
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XXXXX 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 设计题目： XX 中学教学楼中学教学楼 指导教师： 职 称： 年 月 XXXX 大学毕业设计（论文）任务书大学毕业设计（论文）任务书 学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期：任务下达日期： 设计（论文）日期：设计（论文）日期： 设计（论文）题目：设计（论文）题目：XX 中学教学楼中学教学楼 设计（论文）主要内容和要求：设计（论文）主要内容和要求： 毕业设计内容包括三大部分：建筑工程设计、专业外文翻译和专题讨 论（本部分选作） 。各部分的具体内容及要求如下： 1建筑工程设计 要求学生完成一幢建筑物的建筑和结构设计的主要部分，建筑物的建 筑面积要求在 30005000m2左右，结构形式宜为钢筋混凝土框架结构，主 体层数宜 47 层。具体如下： （1）建筑设计 包括方案选择分析、建筑平面、立面、剖面设计。设计成果包括绘制 出主要的建筑施工图至少包括建筑平面图二幅（底层平面图一幅、标 准层平面图一幅） 、建筑立面图一幅、建筑剖面图一幅、建筑施工说明一份； 在毕业设计说明书中撰写建筑设计说明。 （2）结构设计 包括结构选型与结构布置、一榀框架及其基础的设计、一部分楼面板 的设计、一个楼梯的设计。最低要求为：荷载计算：恒载、楼面活载、 1 雪载、风载、水平地震作用等，全部手算，水平荷载可直接计算一榀框架 的；内力计算：手算可只算某一种竖向荷载的内力和某一种水平荷载的 2 内力，其余电算；内力组合：可全部电算；框架配筋设计：选底层框 3 4 架进行手算设计；基础：全部手算设计；楼面板设计：选一部分相对 5 6 独立的楼面板进行手算设计；楼梯：全部手算设计；施工图：某一楼 7 8 层的结构平面布置图、计算出的楼面板配筋图、计算出的楼梯配筋图、所 选框架的配筋图、基础平面布置图与所选框架的基础配筋图、结构施工说 明；以上图纸手算不充分时用电算补充，且其中一张用手绘，其余电绘。 在毕业设计说明书中撰写结构设计计算过程及说明。 2专业外文翻译 要求选一篇近五年来的本专业外文文献进行翻译，中文译稿在 3000 字 以上。 3专题讨论（选做） 要求学生宜选在自己的建筑工程设计中遇到的某项特殊结构问题或难 题进行专题讨论。 另外，针对上述三部分内容撰写 300 字以上的中文摘要并翻译成英文。 毕业设计说明书要求少量手写，其余打印。 院长签字： 指导教师签字： 摘摘 要要 设计部分题目为 XX 中学教学楼，包括建筑设计和结构设计两大部分。 该建筑为五层框架结构，建筑总高度为 20.4 米，总建筑面积约为 15000 平方米。 建筑设计方面，主要完成了建筑物的平面、立面以及剖面设计。该教 学楼属于综合教学楼，平面布局时首先考虑了房间功能需求。除此之外， 又综合考虑了结构设计方案以及基础选型等；在这部分中，建筑和结构是 相结合来做的。 结构设计方面计算了一榀框架的重力荷载、计算了风荷载和横向水平 地震作用及其内力、还计算了竖向恒载作用及其内力。内力计算完成后用 PKPM 进行了组合，根据最不利组合进行了梁和柱截面设计。除一榀框架外， 还进行了板的设计、楼梯的设计以及基础的设计。 以上计算过程中，用 PKPM 进行了适当验算。 专题题目为 SP 大板的结构性能及应用。 翻译内容是关于新结构中的防腐保护措施的。 设计部分最终成图包括： 建筑施工图：底层平面图、二层平面图、南立面图和一个横剖面图。 结构施工图：结构平面布置及板配筋图、框架配筋图、基础平面及配 筋图和楼梯结构图。 关键词：关键词：框架结构 教学楼 建筑设计 结构设计 PKPM SP 大板 结构防腐保护 ABSTRACT The title of the design is Teaching Building Of the . It includes architecture design and structure design. This is a frame structure. It has 5 floors, and the total height is20.4m, the total construction area is about 15000 m2. In architecture design aspect, it has designed the plan view, elevation and sectional drawing of this teaching building. This building is an synthetical teaching building, so when to design the plan view, the function of the room is first considered. In addition , it is considered the structural design scheme and how to choose the foundation pattern .In this pait, architecture design and structure design is connected In structure design aspect, it contains the calculation of the gravity load ,and the endogen calculation when wind or seismic shock force places. it also contains the endogen calculation when dead load places. After the endogen calculation is finished, the result is combined with the PKPM, and designs the section of the beam and column according to the most disadvantageous combination . It also designs the slab, stairway and foundation. During the calculation processs , the calculation result is checked with the PKPM. The special subject topic is the structural behaviour and applications of the Spancrete prestressed concrete board. The title of my translation is:Protection against Corrosion in new Construction. The design drawing includes plan view, elevation, sectional drawing and other structural drawing. Keywords: frame-structure teaching-building architecture design structure design PKPM Spancrete prestressed concrete board Protection against Corrosion in new Construction 目 录 第一部分第一部分 设计设计 1 1 1 1 建筑设计建筑设计 1 1 1.1 工程概况.1 1.2 建筑概况.1 1.2.1 建筑平面.1 1.2.2 建筑立面.2 1.2.3 建筑剖面.2 1.3 建筑材料及构造做法.2 1.3.1 屋面（不上人）.2 1.3.2 楼面.3 1.3.3 地面.3 1.3.4 内墙面.3 1.3.5 外墙面.4 1.3.6 基础.4 1.3.7 踢脚.4 1.3.8 散水.4 1.3.9 墙基防潮.4 1.3.10 女儿墙4 2 2 结构设计结构设计 5 5 2.1 设计资料.5 2.1.1 工程概况.5 2.1.2 气象及地质资料.5 2.2 结构体系及承重方案的选取.5 2.2.1 结构体系.5 2.2.2 承重方案.6 2.3 结构布置及计算简图.6 2.3.1 梁截面尺寸的确定.7 2.3.2 柱截面尺寸的确定.8 2.4 重力荷载计算.9 2.4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值.9 2.4.2 屋面及楼面可变荷载标准值10 2.4.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算10 2.4.4 重力荷载代表值12 2.5 框架侧移刚度计算13 2.5.1 横梁、柱线刚度计算13 2.5.2 横向框架柱侧移刚度 D 值计算14 2.6 横向水平荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算15 2.6.1 横向风荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算15 2.6.2 横向地震荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算20 2.7 竖向荷载作用下框架结构荷载、内力计算24 2.8 截面设计34 2.8.1 框架梁截面设计34 2.8.2 框架柱截面设计37 2.9 板的设计40 2.9.1 荷载计算40 2.9.2 计算跨度41 2.9.3 弯矩计算41 2.9.4 截面设计42 2.10 楼梯计算.45 2.10.1 楼梯板设计.45 2.10.2 平台板设计.46 2.10.3 平台梁设计.47 2.11 基础设计.49 2.11.1 基础梁截面尺寸的选取.49 2.11.2 荷载选用.49 2.11.3 基础截面设计.50 2.11.4 地基承载力及基础冲切验算.51 2.11.5 基础底板配筋计算.53 参考文献参考文献 100100 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 1 页 第一部分 设计 1 建筑设计 1.1 工程概况 工程名称： 中学教学楼 工程环境： 建筑类别：丙类 设计使用年限：50 年 1.3.21.3.2 基本使用要求基本使用要求 中学位于 ，是一所独立初中中学，每个年级设 12 个标准班级。 该校教学楼的建筑面积约 15000m2左右，建筑主体 5 层，使用要求如下： 标准普通教室 40 间，容纳 300 人的合班教室兼视听室 1 组，物理、化 学、生物实验室各 2 组，美术教室 2 组，书法教室 2 间，史地教室 1 组， 语言教室 4 间，微型电子计算机教室 4 间，音乐教室 1 组，舞蹈教室 2 组， 教师办公室 10 间，教师休息室 5 间，图书阅览室 1 组，科技活动室 1 间。 1.3.31.3.3 自然条件自然条件 (1) 50 年一遇的基本风压值为 w0=0.45kN/m2。 (2) 50 年一遇的基本雪压值为 s0=0.40kN/m2。 (3) 划用地范围内地质条件均匀，1#土层为粉质粘土，最厚处为 4m， 最薄处为 3m，经载荷试验并结合工程实践经验给出的地基承载力特征值为 110kPa；2#土层为粘土，平均厚度约为 6m，由工程实践经验给出的地基承 载力特征值为 160kPa。 (4) 基本地震参数：抗震设防烈度为 8，设计基本地震加速度值为 0.2g。 1.2 建筑概况 1.2.11.2.1 建筑平面建筑平面 建筑平面主要表示建筑物的平面形状、水平方向各部分的布置及组合 关系，门窗位置、墙和柱的位置以及其它建筑构配件的位置和大小等。 该 建筑是综合教学楼，分教学区、办公区、实验区三个区外加一个合班教室， 各区之间设有变形缝，满足抗震设计的要求。教学区和办公区是一边走廊、 一边教室的外廊式建筑，实验区是中间为走廊、两边为教室的内廊式建筑。 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 2 页 教学区教室进深为 7.5m，开间为 9.0m，实验区教室进为 8.1m，开间为 10.8m，办公室开间 4.5m、进深为 6.0m，合班教室进深为 15.0m，开间为 27.0m，满足不同使用功能的要求。该建筑共有五部楼梯，均设置楼梯间且 为双跑，满足安全疏散的要求。 1.2.21.2.2 建筑立面建筑立面 建筑立面是平行于建筑物各方向外墙面的正投影，用来表示建筑物的 体型、外貌等。该建筑的南立面是其主要立面。此立面办公区的南端为一 主要出口，主出口以上各层为落地玻璃幕墙。该立面中表示了立面上门窗 位置、形式、外墙引条线、外墙勒脚、雨水管以及东、西门进口踏步、雨 篷等的位置。屋顶还表示出了女儿墙的形式。 1.2.31.2.3 建筑剖面建筑剖面 建筑剖面表示建筑物内部垂直方向的高度、楼层分层、垂直空间的利 用以及简要的结构形式和构造方式等情况。剖面图的位置应通过门、窗、 洞，借此来表示门窗洞的高度和在竖直方向的位置和构造，以便施工。从 剖面中还可以看出，各层楼面都设置楼板，屋面设置屋面板，它们搁置在 砖墙或楼（屋）面梁上。为了屋面排水需要，屋面板铺设成一定的坡度， 以便导流屋面上的雨水经天沟排向雨水管。另外，在建筑剖面中，不仅可 以看到剖切到构件（如墙身、室内外地面、楼面层、屋面层、各种梁，梯 段及平台板等），还可以看到未剖到可见部分（如走廊中可见的西窗、可 见的楼梯梯段和栏杆扶手，女儿墙的压顶、雨水管等）。 1.3 建筑材料及构造做法 1.3.11.3.1 屋面屋面（不上人）（不上人） 刚性防水屋面（有保温层） 135 厚 C20 细石混凝土，内配 4 双向钢筋中距 150，粉平压光 2洒细砂一层，再干铺纸胎油毡一层 320 厚 1：3 水泥砂浆找平层 470289 厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块保温层 520 厚 1：3 水泥砂浆找平层，现捣钢筋混凝土屋面 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 3 页 1.3.21.3.2 楼面楼面 水磨石楼面 115 厚 1：2 白水泥白石子磨光打蜡 220 厚纸筋石灰泥抹底 3120 厚捣制钢筋混凝土楼板 地砖楼面（用于卫生间地面） 1810 厚地砖楼面，干水泥擦缝 25 厚 1：1 水泥细砂浆结合层 315 厚 1：3 水泥砂浆找平层 44050 厚 C20 细石混凝土层,坡向地漏 5聚氨酯三遍涂膜防水层,厚 1.51.8 或水胶型橡胶沥青防水涂料 一布四涂黑 1.82.0，四周卷起 150 高 620 厚 1：3 水泥砂浆找平层，四周抹小八字角 7捣制钢筋混凝土楼板 1.3.31.3.3 地面地面 水磨石地面 115 厚 1：2 水泥白石子磨光打蜡 215 厚 1：3 水泥砂浆找平层 340 厚 C20 细石混凝土 4撒绿豆砂一层粘牢 5刷冷底子油一道，热沥青二道防潮层 660 厚 C10 混凝土随捣随抹，表面撒 1：1 水泥黄沙，压实抹光 7100 厚碎石夯实 8素土夯实 1.3.41.3.4 内墙面内墙面 水泥砂浆粉面 1喷内墙涂料 210 厚 1：2 水泥砂浆抹面 315 厚 1：1：6 水泥石灰砂浆打底 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 4 页 1.3.51.3.5 外墙面外墙面 面砖墙面 11：1 水泥砂浆勾缝 2612 厚面砖（在面砖粘结面上随贴随刷一道混凝土界面处理剂， 增加粘结） 310 厚 1：0.2：2 水泥石灰膏砂浆粘结层 410 厚 1：3 水泥砂浆打底扫光 1.3.61.3.6 基础基础 100 厚 C10 混凝土垫层。独立基础与联合基础均采用 C30 混凝土。 1.3.71.3.7 踢脚踢脚 地砖踢脚 18 厚地砖素水泥擦缝 25 厚 1：1 水泥细石结合层 312 厚 1：3 水泥砂浆打底 水泥踢脚 18 厚 1：2.5 水泥砂浆，压实抹光 212 厚 1：3 水泥砂浆打底 1.3.81.3.8 散水散水 混凝土散水 120 厚 1：2 水泥砂浆抹面，压实抹光 260 厚 C15 混凝土 3素土夯实向外坡 4 1.3.91.3.9 墙基防潮墙基防潮 20 厚 1：2 水泥砂浆掺 5 避水浆，位置在0.06 标高处 1.3.101.3.10 女儿墙女儿墙 240 厚浆砌机砖，1：1 水泥细砂浆勾凹缝 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 5 页 2 结构设计 2.1 设计资料 2.1.12.1.1 工程概况工程概况 结构类型：框架结构 工程规模：主体五层，建筑面积约 15000m2 抗震设防烈度：8 度，第一组别，设计基本地震加速度值为 0.20g 场地类别：类 地面粗糙度：C 类 框架抗震等级：二级 结构安全等级：二级 2.1.22.1.2 气象气象及地质资料及地质资料 年平均温度：13 最热月平均最高：25.2 最冷月平均最低：3.7 年平均降雨量：506.7mm 无霜期：189 天 主导风向：东风 基本雪压：0.45kN/m2 夏季平均风速折算成距地面 2m 处数值：2.1m/s 2.2 结构体系及承重方案的选取 2.2.12.2.1 结构体系结构体系 高层建筑常用的结构体系有框架结构、剪力墙结构、桶体结构以及它 们的组合体系。框架结构由梁柱构件通过节点连接而成，它既承受竖向荷 载又承受水平荷载。其优点为：建筑平面布置灵活，能获得较大空间，易 于满足多功能的使用要求；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定的 高度范围内造价较低。框架抗侧移刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸。通 常梁柱截面惯性矩小，侧移变形较大，在地震作用下的非结构构件破坏严 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 6 页 重，这是框架结构的主要缺点。通过合理的设计，框架结构会获得良好的 延性，即所谓的“延性框架”设计，其具有良好的抗震性能。 2.2.22.2.2 承重方案承重方案 本设计为五层综合教学楼，根据教学楼的功能要求，即房间开间方向 需要较大的空间且需要较高的室内净高等，所以选择纵向框架承重方案。 水平方向本设计采用现浇肋梁楼盖结构承重。现浇肋梁楼盖结构整体 性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、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。 本设计的基础为柱下独立基础和柱下联合基础。 2.3 结构布置及计算简图 图 2.1 结构布置图 该综合教学楼主体结构共 5 层，层高为 3.9 m。填充墙采用 190 厚的 加气混凝土砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度均为 120mm。 框架结构是一个横向框架和纵向框架组成的空间受力体系，但在工程 设计中，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作 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。 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 7 页 2.3.12.3.1 梁截面尺寸的确定梁截面尺寸的确定 主梁截面高度按梁跨度的 1/151/10 估算，次梁截面高度按梁跨度的 1/181/12 估算，估算过程如下，估算结果见表 2.1。梁的设计强度： C30（=14.3 N/mm2，=1.43 N/mm2） 。 c f t f 纵 梁： 1111 9000600 900 15101510 hlmm 取800hmm mmhb375250750 2 1 3 1 2 1 3 1 取350bmm 横 梁： 1111 7500500 750 15101510 hlmm 取700hmm 1111 700233 350 3232 bhmm 取mmb300 次 梁： 1111 7500417 625 18121812 hlmm 取mmh500 mmhb250167500 3 1 2 1 3 1 2 1 取mmb200 走道梁： 1111 3000200 300 15101510 hlmm 取500hmm 1111 500167 250 3232 bhmm 因为框架梁 b250，故取 b=300mm 表 2.1 梁截面尺寸（mm） 横梁（bh） PR 跨RS 跨 纵梁 （bh） 次梁 （bh） 300700300500350800200500 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 8 页 2.3.22.3.2 柱截面尺寸的确定柱截面尺寸的确定 柱截面尺寸可根据下式估算 ， c A cN f N nFgN E 式中 柱组合的轴向压力设计值；N 按简支状态计算的柱的负载面积；F 折算在单位面积上的重力荷载代表值； E g 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数； 验算截面以上楼层层数；n 框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级，分别取 N 0.7，0.8 和 0.9。 根据建筑抗震设计规范表 6.1.2 可知该框架的抗震等级为二级， 再查表 6.3.7 知轴压比限值；各层的重力荷载代表值近似取0.8 N 13kN/m2。由结构布置图知边柱及中柱的负载面积分别为 9.0 1.5m 、9.0 5.25m 和 3.75m 。则第一层柱的截面面积为 2 22 教室边柱 P： c A 3 22 1.3 9.0 3.75 13 105 462.0 0.8 16.7 mm 走廊边柱 S： c A 3 22 1.3 9.0 1.5 13 105 467.5 0.8 16.7 mm 中柱 R： c A 3 22 1.25 9.0 5.25 13 105 505.4 0.9 16.7 mm 取柱截面为正方形，根椐上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截 面尺寸如表 2.2 所示： 表 2.2 柱截面尺寸（mm） 层数 教室边柱 P （bh） 中柱 R （bh） 走廊边柱 S （bh） 1700700700700500500 25 600600600600500500 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 9 页 PRS 75003000 46003900390039003900 图 2.2 框架结构计算简图 基础选用独立基础，框架结构计算简图如图 2.2 所示。取顶层柱的轴 线作为框架柱的轴线。26 层柱高即为层高，取 3.9m；底层柱高度从基础 顶面取至一层板顶，即 h=3.9+0.45+0.25=4.6m。上式中，0.45m 为室内外 高差；0.25m 为基础顶面至室外地面的高度。 2.4 重力荷载计算 2.4.12.4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面及楼面的永久荷载标准值 教室： 35 厚细石混凝土保护层（内配钢筋） 250.035=0.875kN/m2 油毡防水层 0.30kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 200.020=0.40kN/m2 70289 厚水泥防水珍珠岩块保温层 4.0（0.07+0.289/2）=0.718kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 200.15=0.30kN/m2 120 厚钢筋混凝土板 250.12=3.0kN/m2 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 10 页 板底乳胶漆平顶 170.0120.204kN/m2 合计 5.897kN/m2 走廊： 35 厚细石混凝土保护层（内配钢筋） 250.035=0.875kN/m2 油毡防水层 0.30kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 200.020=0.40kN/m2 70289 厚水泥防水珍珠岩块保温层 4.0（0.07+0.289/2） =0.718kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 200.15=0.30kN/m2 120 厚钢筋混凝土板 250.12=3.0kN/m2 纸面石膏板吊顶 0.4kN/m2 合计 5.593kN/m2 24 层楼面： 教室： 15 厚 1：2 水泥石子 0.15250.375kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 250.1=2.5kN/m2 120 厚现浇混凝土楼板 0.12253kN/m2 板底乳胶漆 170.012=0.204kN/m2 合计 3.979kN/m2 走廊： 15 厚 1：2 水泥石子 0.15250.375kN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 250.1=2.5kN/m2 120 厚现浇混凝土楼板 0.12253kN/m2 纸面石膏板吊顶 0.4kN/m2 合计 3.675kN/m XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 11 页 2.4.22.4.2 屋面及楼面可变荷载标准值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 楼面活荷载标准值（走廊为 2.5kN/m2） 2.0kN/m2 屋面雪荷载标准值 =1.00.40=0.40kN/m2 0 ss rk 式中：为屋面积雪分布系数，取。 r 0 . 1 r 2.4.32.4.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力 荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。计算过程及结果 见表 2.3。 表 2.3 梁、柱重力荷载标准值 层次构 件 /b m/h m 3 /(/)kN m/(/)gkN m/ i lmn/ i GkN/ i GkN 边横梁 0.30 0.7025.001.005.257.50 139.38中横梁 0.30 0.5025.001.003.753.00 111.25次 梁 0.20 0.5025.001.002.507.50 118.75纵 梁 0.35 0.8025.001.007.009.00 3 189.00 258.38 教室边柱、中柱 0.70 0.7025.001.0012.254.60 2 112.70 1 走廊边柱 0.50 0.5025.001.006.254.60 128.75 141.45 边横梁 0.30 0.7025.001.005.257.50 139.38中横梁 0.30 0.5025.001.003.753.00 111.25次 梁 0.20 0.5025.001.002.507.50 118.75纵 梁 0.35 0.8025.001.007.009.00 3 189.00 258.38 教室边柱、中柱 0.60 0.6025.001.009.003.90 270.20 2-5 走廊边柱 0.50 0.5025.001.006.253.90 124.38 94.58 注：1）g 表示单位长度构件重力荷载； 单位为：kN/ ；表中 gi 为梁、柱的 3 m 粉刷层重，粉刷层重计算过程如下： （20 厚抹灰：170.02=0.34 kN/m2；外贴砖：0.5 kN/m2） 教室横梁：0.707.510.342=3.315kN 走廊横梁：0.503.00.342=0.816N 纵 梁：0.8090.344+0.8090.52=16.992kN 次 梁：0.57.50.342=2.55kN 1 层: XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 12 页 教室边柱、中柱：（0.7-0.19） 4.600.348+0.74.600.52=11.79kN 走廊边柱：（0.5-0.19）4.60.348+0.54.6（0.34+0.5） 28.16 kN 26 层： 教室边柱、中柱：（0.6-0.19） 3.900.348+0.63.900.52=8.28kN 走廊边柱(0.5-0.19）3.90.348+0.53.9（0.34+0.5）26.92 kN 2）梁长度取跨度；柱长度取层高。 外墙体为 190 厚加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖（0.5 kN/m2） ，内墙面为 20mm 厚 抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为： 0.5+7.00.19+170.02=2.17kN/ m2 内墙体为 190 厚加气混凝土砌块，两侧均为 20mm 厚抹灰，则内墙单位 面积重力荷载为： 7.00.19+170.022=2.01kN/ m2 女儿墙墙体采用 240 厚浆砌机砖，内外墙面作法与外墙相同，则单位面积重力荷 载为： 0.5+19.00.24+170.02=5.40kN/ m2 木门单位面积重力荷载为 0.2kN/ m2；塑钢窗单位面积重力荷载取 0.4kN/ m2。 玻璃幕墙单位面积重力荷载为 1.2 kN/ 。 2 m 2.4.42.4.4 重力荷载代表值重力荷载代表值 重力荷载代表值是指结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之 和，是表示地震发生时根据偶合概率确定的“有效重力” 。集中于各质点的 重力荷载，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 i G 层的墙、柱等重量。可变荷载组合值系数按建筑抗震设计规范表 5.1.3 的规定采用；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屋面雪载、纵横梁及次 梁自重、女儿墙自重、半层柱自重、半层墙自重。 其他层重力荷载代表值包括：楼面板自重、50楼面活荷载、纵横梁 及次梁自重、楼面上下各半层柱及墙体自重。梁、柱自重数值取自表 2.3。 顶层重力荷载代表值： 6 G 女儿墙自重： XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 13 页 5.400.97.5272.90kN 屋面恒载： 5.9757.59+5.59339=784.89 kN 梁自重： 258.38kN 半层柱自重： 94.5750.5=47.29kN 半层墙自重: 教室外纵墙： 墙重： （7.50-0.70）（3.90-0.80）2.1745.74 k N 扣窗面积墙重加窗重：-（3.32.12）（2.17-0.4）-24.53 kN 内纵墙： 墙重： （7.50-0.70）（3.90-0.80）2.1745.74 k N 扣窗面积墙重加窗重：-（2.412）（2.01-0.2）- 1.50.92（2.07-0.4）-24.53 kN 走廊外纵墙： （7.50-0.70）（3.90-0.80）1.225.30 kN 横墙： 墙重： 1.9（7.50-0.70）（3.90-0.65）2.0184.40 kN 76.60 kN 50屋面雪荷载： 0.50.40(7.5+3.0) 9.0=18.9kN 总 计 =1023.13kN 5 G 24 层重力荷载代表值： 234 ()GGG 楼面恒载： 3.987.59+3.67539.0=367.81kN 梁自重： 258.38kN 上下半柱自重： 94.58kN XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 14 页 上下半墙自重： 153.20kN 50楼面活荷载： 0.59.0(7.522.0+32.5) =101.25kN 总 计 =975.21kN 2 G 1 层重力荷载代表值： 1 G 楼面恒载: 367.81kN 梁自重: 258.38kN 上下半柱自重: (141.45+94.58)0.5= 154.39kN 上下半墙自重: 153.2+0.50.459（2.17*2+2） +0.25970.193187.90 kN 50楼面活荷载： 0.59.0(7.522.0+32.5) =101.25kN 总 计 =1033.35kN 1 G 则一榀架总重力荷载代表值为： 1 5 n i G n 5 12345 1 i i GGGGGG 1033.35975.21 3 1023.134982.11kN 2.5 框架侧移刚度计算 2.5.12.5.1 横梁、柱线刚度横梁、柱线刚度计算计算 1. 横梁的线刚度计算 梁的线刚度。其中为混凝土弹性模量； 为梁的计算跨度；lIEi bcb / c El 为梁截面惯性矩。在框架结构中，通常现浇层的楼板，可以作为梁的有 b I 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，对现浇楼面的边框架梁取，对中框架梁取 0 5 . 1 IIb (为梁矩形部分的截面惯性矩)。横梁线刚度计算过程见表 0 0 . 2 IIb 0 I b i 2.4。 表 2.4 梁线刚度计算表 b i 类别 Ec /(N/mm2) hb /mm2 I0 /mm4 l /mm EcI0/l /(Nmm) 2 EcI0/l /(Nmm) XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 15 页 边横梁 3.01043007008.57510975003.4310106.861010 走道梁 3.01043005003.12510930003.12510106.251010 2. 柱线刚度计算 柱的线刚度，其中为柱的截面惯性矩，为框架柱的计 cccc hIEi/ c I c h 算高度。柱线刚度计算过程见表 2.5。 c i 表 2.5 柱线刚度计算表 c i 类别 Ec /(N/mm2) hb /mm2 I0 /mm4 c h /mm cc hIE/ 0 /(Nmm) 柱型 1 3.01047007002.001010460013.051010 柱型 2 3.01045005005.2110946003.401010 柱型 3 3.01046006001.08101039008.311010 柱型 4 3.01045005005.2110939004.011010 2.5.22.5.2 横向框架柱侧移刚度横向框架柱侧移刚度 D D 值计算值计算 柱的侧移刚度按式计算，梁柱相 2 12 h i D c c 对线刚度比及柱的侧移刚度修正系数的计算 一 K c 公式为： 一般层 c b i i K 2 一 一 K2 K c 底 层 c b i i K 一 一 K K c 2 5 . 0 现以第二层 R-6 柱的侧移刚度计算为例，说明计 算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表 2.6。 第二层 R-6 柱及与其相连的梁的相对线刚度如图 2.3 所示，图中数据 取自表 2.4 和表 2.5。由上述计算公式可得梁柱线刚度比为： 一 K 6.86 26.25 2 1.578 8.31 2 K 1.578 0.581 1.578 2 c 图 2.3 G-4 柱及与其相 连 的梁的相对线刚度 XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 16 页 10 12 8.31 10 0.58138066.5N/mm 3900 3900 D 表 2.6 横向框架柱侧移刚度 D 值计算表（N/mm） 层次柱型边梁线刚度走道梁线刚度 柱线刚度 一 K c D i D 中柱 6.86 10 106.25 10 1013.05 10 101.00 0.50137058.35 教室边柱6.86 10 10013.05 10 100.526 0.406 30052.6一层 走廊边柱 06.25 10 103.397 10 101.84 0.60911738.49 78849 教室边柱6.86 10 1008.308 10 100.826 0.46930750.96 走廊边柱 06.25 10 104.006 10 101.56 0.57918290.46 二五层 中柱 6.86 10 106.25 10 108.308 10 101.578 0.58138066.46 87108 故该框架为横向规则框架。 12 78849 /0.9050.7, 87108 DD 2.6 横向水平荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算 2.6.12.6.1 横向风荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算横向风荷载作用下框架结构荷载、内力和侧移计算 1. 风荷载标准值 由建筑结构荷载规范7.1 节知，垂直于建筑物表面上的风荷载标准 值，应按下述公式计算 0 zszk 式中 风荷载标准值（kN/m2） ； k 基本风压（kN/m2） ； 0 风荷载体型系数； s 风压高度变化系数； z 高度 z 处的风振系数。 z 基本风压按该规范附表 D.4 给出的 50 年一遇风压采用，北京地区 0 为=0.45kN/m，地面粗糙度为 C 类。风载体型系数由该规范第 7.3 节查得： 0 =0.8（迎风面）和=-0.5（背风面） 。 s s 建筑结构荷载规范7.4.2 条规定，对于高度大于 30m，高宽比大于 1.5 且可忽略扭转影响的高层建筑，均应通过风振系数来计算。本设 z k 计中，房屋高度 H20.40m 30m，HB20.40/10.51.94 1.5，故 该房屋需考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。 建筑结构在 z 高度处的风振系数按下式来计算 z XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 17 页 式中， 脉动增大系数； 脉动影响系数； 振型系数； z 22 0 1 0.45 0.62 0.500.07w T 查表得，1.2， 0.40，、可分别由表查得， z z 所以， 1.2 0.40 11 iz z zz z H 风压高度变化系数由该规范表 7.2.1 根据各层高度用插入法求得。 z 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，如图 2.3 所示。 k F 框架第 层的层间剪力，按式计算。 i i V n ik ki FV 一榀框架各层节点的受风面积 A，取上层的一半和下层的一半，顶层取 到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面 开始算起。各层 A 值的计算过程如下： 顶层 A=(0.9+3.9/2)9.0=25.65m2 中间层 A=3.99.0=35.10m2 底层 A=3.9/2+(3.9+0.45)/29.0=37.125m2 风荷载作用下框架内力计算过程及结果见表 2.7。 表 2.7 沿房屋高度分布风荷载标准值及层间剪力 层次 z s /mz/Hz z k w /mA 2 /kN i F/kN i V 51.561.320.8510.850.45 0.78 25.65 19.89719.897 41.631.316.050.770.750.45 0.72 35.1 25.10244.999 31.641.312.150.580.740.45 0.71 35.1 24.91969.919 21.641.38.250.40.740.45 0.71 35.1 24.91994.838 11.641.34.350.210.740.45 0.71 37.13 26.357 121.2 1 z Z z XXXX 大学 届本科生毕业设计 第 18 页 19.90 25.10 24.92 24.92 26.36 图 2.4 等效节点集中风荷载（单位：kN） 2风荷载作用下的水平位移验算 风荷载作用下的水平位移根据图 2.4 所示的水平荷载及表 2.7 中计算的 层间剪力，再根据表 2.6 求出的框架层间侧移刚度，由下式计算： s j ijii DVu 1 / k n k uu 1 式中，为第 层的层间侧移刚度；、分别为第 、层的层 s j ij D 1 iiukuik 间侧移； 为同层内框架柱的总数。计算过程及结果见表 2.8，表中还计算s 了
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