土木工程毕业设计（论文）-某五层中学教学楼设计.doc

编号：（ ）字 号本科生毕业设计设计题目：徐州市三十三中教学楼姓 名：张玄潞学 号：02070626班 级：土木工程工建2007-2班二一一年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名：张玄潞学 号：02070626学 院：建 筑 工 程 学 院专 业：土木工程专业（工业与民用建筑）设计题目：徐州市三十三中教学楼指导教师：吕恒林职 称：教授周淑春职 称：副教授尹世平职 称：讲师二一一年六月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 建筑工程与力学 专业年级 土木工程专业工建2007 学生姓名 张玄潞 任务下达日期： 2011年 1月 10 日毕业设计日期： 2011年 1 月 10 日至 2011 年 6 月 16 日毕业设计题目：徐州市三十三中教学楼毕业设计主要内容和要求：设计要求：为适应结构设计发展的需要，强化学生的动手能力，提高学生应用计算机的能力，本次毕业设计图纸要求部分计算机绘制、部分手绘（1张），结构计算以手算为主、计算机为辅的设计方法。要求学生熟练使用计算机辅助设计软件包AUTOCAD绘制建筑、结构施工图；通过毕业设计，学生应提交满足毕业设计大纲深度、质量要求的设计文件。包括以下图纸：1、建筑施工图：1）建筑首层平面图2）建筑标准层平面图3）建筑正、侧立面图4）建筑主要剖面图（剖到楼梯）2、结构施工图：5）结构平面布置图6）一榀框架梁柱配筋图7）标准层现浇板配筋图8）基础平面布置图及基础配筋详图9）楼梯结构详图 此外还要提交一份完整的毕业设计说明书。内容包括设计依据、设计要求、建筑设计及说明、结构布置依据、结构荷载计算、使用程序简介、计算结果及其分析。说明书应能反映毕业设计的全部过程和相关数据，具有条理性，内容不宜过简也不宜过繁，说明书页数宜在80120页范围内。说明书要求一篇400字以上中文摘要，并译成英文。说明书中文参考文献不低于20篇，英文参考文献不低于5篇。说明书要求必须有1/31/4内容采用手写，其余部分采用计算机输入和打印处理；图纸部分必须有1张采用手工绘制，其余图纸采用AUTOCAD软件绘制并打印；结构计算过程手算电算相结合。其它要求：翻译一篇与设计或专题内容相关的外文参考文献，其中文字数不少于3千字，并且附原文。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本毕业设计的建筑是徐州三十三中学的一栋公共教学楼，位于江苏省徐州市，总建筑面积约为5639m，总高度为18m，共5层，每层高3.6m。毕业设计主要内容包括建筑设计和结构设计两部分。在第一部分徐州三十三中学教学楼建筑设计中，从平面布局的合理性，到采光、通风及保温的设计，都充分体现了以人为本的设计理念。完成了建筑总体方案设计、平面设计、立面设计、剖面设计、外立面装饰设计、防火设计、屋面、楼梯及墙体等细部构造设计。选取钢筋混凝土框架结构作为本建筑的结构承重体系，采用柱下独立基础。第二部分是徐州三十三中学教学楼结构设计。结构设计中考虑了恒载、楼屋面活载及地震水平作用、风荷载作用，荷载效应组合等问题。结构计算考虑了抗震要求，结构塑性内力重分布的有利影响。对框架梁、柱按强剪弱弯、强柱弱梁原则进行构件配筋设计及各种构造要求。同时还完成了基础、楼板、楼梯设计及配筋。完成了结构设计说明及结构配筋图，以及相应图纸绘制。关键词：教学楼；钢筋混凝土框架结构；建筑设计；结构设计ABSTRACTThe graduation design is Teaching Building in Xuzhou Thrity Three Middle School, which locates in the downtown area of XuZhou City in Jiangsu Province and has total floor area of approximately 5639m, the total height of 18m, a total of 5 layers, each high 3.6m.The graduation design mainly includes two sections: architectural design and structural design. In the first part of Xuzhou, Thrity Three Middle School building design, From the layout is reasonable, to lighting, ventilation and insulation design, fully embody the concept of people-oriented design. Complete the overall design of architecture, graphic design, facade design, profile design, facade decoration design, fire protection, roof, stairs and walls and other structural design details. Select the reinforced concrete frame structure as the structure of the building load-bearing system, using independent foundation under column.The second part is the Teaching Building in Xuzhou Thrity Three Middle School structural design. Design dead load ,floor level roof live load and seismic effects, wind loads, load effect combination of other issues are considered in the design. Structure calculations taking into account the seismic requirements, the beneficial effects of structural plastic redistribution of internal force. The reinforced bar design in the beams and columns of the framework is based on the principle of weak shear-bending and strong-weak beam and the structural requirements of the reinforcements are also considered. Also completed the foundation, floors, staircases and reinforced. Complete the instructionsthe of structural design and structural reinforcement plans, and the corresponding drawings.Keywords: Academic Building; reinforced concrete frame structure; architectural design; structure design目 录1.1 工程概况11.2 设计资料1 1.2.1 气象资料1 1.2.2 地质资料2 1.2.3 水文地质条件2 1.2.3 地震工程地质31.3 建筑设计说明3 1.3.1 建筑平面设计4 1.3.2 建筑立面设计5 1.3.3 建筑剖面设计5 1.3.4 采光，通风设计5 1.3.5 建筑装饰设计5 1.3.6 建筑防火设计5 1.3.7 建筑抗震设计51.4 建筑细部构造具体做法6 1.4.1 楼面做法6 1.4.2 屋面做法6 1.4.3 地面做法6 1.4.4 内墙面做法6 1.4.5 外墙面做法6 1.4.6 大理石踢脚做法7 1.4.7 散水做法7 1.4.8 砂浆防潮层做法7 1.4.9 卫生间做法7 1.4.10油漆做法7 1.4.11落水管做法72.1 结构方案选取及计算简图的确定8 2.1.1 概述8 2.1.2 结构体系的选取8 2.1.3 屋盖（楼面）体系的选取8 2.1.4竖向承重体系及水平承重体系的选择9 2.1.5楼梯及基础形式选取9 2.1.6框架结构平面布置图及框架计算简图9 2.1.7柱截面尺寸估算112.2荷载计算13 2.2.1计算单元132.3 荷载计算14 2.3.1竖向荷载计算14 2.3.2竖向荷载作用计算16 2.3.3 水平荷载作用计算172.4 框架内力计算21 2.4.1 恒载作用下内力计算21 2.4.2活荷载作用下内力计算27 2.4.3水平地震作用下内力计算31 2.4.4风荷载作用计算372.5 框架内力组合及调整39 2.5.1 框架内力组合42 2.5.2框架梁内力组合43 2.5.3框架柱内力组合432.6框架截面设计44 2.6.1框架梁的截面设计44 2.6.2框架柱截面设计462.7楼板设计562.8 楼梯设计52 2.8.1 梯段板设计53 2.8.2 平台板设计54 2.8.3 平台梁设计552.9 基础设计56 2.9.1 基础梁截面尺寸选取56 2.9.2 荷载选取57 2.9.3 基础截面设计57 2.9.4 地基承载力验算57 2.9.5 基础冲切验算58 2.9.6 基础底板配筋计算59参考文献62翻译部分63致谢86第6页中国矿业大学2011届本科生毕业设计1 建筑设计1.1 工程概况本设计为徐州三十三中教学楼，建筑面积约 。根据建筑物功能使用、经济性能要求及该地区建筑行业的发展水平，该教学楼采用钢筋混凝土框架结构。在方案的设计过程中考虑基地环境、使用功能、结构选型、施工、材料、设备、建筑经济等，从建筑物功能与形式等几个方面进行了探索。设计主要依据按照国家建筑、结构设计规范，根据徐州市区工程地质条件、地震设防烈度、气象资料等有关资料进行设计。工程名称：徐州三十三中教学楼；工程规模：5层；结构类型：钢筋混凝土框架结构；地面粗糙度：C类；建筑类别：重点设防类；场地类别：类；设计使用年限：50年；结构重要性系数：1.0；现浇钢筋混凝土框架抗震等级：二级；环境类别：地面以上一类，基础：二（a）类；抗震设防烈度为7度（第二组别），设计地震基本加速度值为0.10 ；层高3.6m，女儿墙0.8m，建筑物总高度为18.800m；室内外高差为0.6m，无地下室。1.2 设计资料1.2.1 气象资料徐州市自然条件及气候条件：年平均温度 最热月平均气温 最高气温 最冷月平均气温 最低气温 土壤冻结最大深度 年平均降雨量 日最大降雨量 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 最大风速 基本风压值 夏季平均风速折算为距地面2m处数值 积雪最大厚度 基本雪压 1.2.2 地质资料（1）地形地貌特征及工程地质特征该场地地貌上属于平原地带，地势开阔，地形较为平坦，地面稍有起伏。地面标高一般在34.6035.90m。（2）岩土层构成野外勘测成果与室内土工试验成果表明，场地工程地质条件简单。勘探深度内揭露的岩土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（编号为层层）。层粉质粘土：黄褐色、褐黄色及棕黄色，偶见钙质条纹。硬塑，具中压缩性。该层层底埋深2.906.90m，层厚2.706.90m。其主要物理与工程特性指标见表1.1。层粘土：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4.5014.00m，层厚1.008.50m。其主要物理与工程特性指标见表1.1。层粉质粘土：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。据穿透的勘探点的统计，该层层底埋深18.5025.80m，层厚2.403.00m。其主要工程特性指标统见表1.1。层粉质粘土：褐黄及棕黄色等，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3.50m，底层标高为67.47m。其主要工程特性指标见表1，以及各地段地基土承载力特征值见表1.2。1.2.3 水文地质条件场地内地下水均为孔隙潜水。勘探期间地下水稳定水位埋深4.8010.00m。根据有关现场调查资料查知，场地内地下水位变化与大气降水密切相关，年变幅在23m左右，且其成果表明：地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替的情况下有弱腐蚀性，长期浸水情况下无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。场地土层渗透性：层粉质粘土为微透水；层粘土层为不透水。1.2.4 地震工程地质根据国家地震局和省地质局相关资料查知，确定该地区抗震设防烈度7度；地震分组为第一组；设计基本地震加速度值为。表1.1 各土层主要物理及工程特性指标推荐表层号含水量%湿重度(kN/m3)孔隙比e液性指数IL压缩模量Es1-2(MPa)直接快剪凝聚力cK(kPa)内摩擦角()层21.519.080.7410.209.5269.5层23.619.500.7350.1814.44012.0层23.519.500.7150.3011.8 层23.219.300.7000.0815.0表1.2 各地段地基土承载力特征值综合表 （单位：kPa）地层层序层层层层层综合值160200220230-1.3 建筑设计说明1.3.1 建筑平面设计本工程设计的是徐州三十三中教学楼，由于该建筑处于抗震设防区，因此在设计时应该尽可能使建筑体型规整、简洁，避免在建筑平面及体型上的凹凸，应根据学校的类型规模、教学活动要求和条件宜分别设置一部分或全部教学用房及教学辅助用房，教学用房、教学辅助用房、行政管理用房、服务用房、运动场地、自然科学园地及生活区应分区明确、布局合理、联系方便、互不干扰。同时，教学楼应该根据使用要求、建筑面积、结构选型等情况确定开间和进深。（1）房间使用面积、形状、大小人体尺度和人体活动所需的空间尺度是确定建筑空间的基本依据之一，房间的尺寸应根据房间使用的性质确定，教员休息室的使用面积不宜小于12m，教师办公室每个教师使用面积不宜小于3.5m，普通教室宜按1.2m/人及学生规模确定个房间的尺寸，本工程选用开间为6.6m，进深为8.4m，具体尺寸见建筑平面图且符合规范要求。卫生洁具数量按规范要求确定：在厕所入口处宜设前室或设遮挡措施，女生应按每25人设一个大便器计算；男生应按每40人设一个大便器及每40人设一个小便器计算。教学楼内厕所，应按每100人应设一个洗手盆计算。厕所内均应设污水池和地漏。（2）门窗的大小及位置房间中门的最小宽度，是由通过人流多少及需要搬进房间的家具设备的大小来决定的。门的宽度及高度、开启方式、数量及位置的确定：根据人流量的多少和教学设备的尺寸来决定门的宽度和高度。门统一采用木门，尺寸为：单扇门：bh9002400mm，双扇门：bh15002400mm。大厅采用4个双扇门旋转玻璃门，总尺寸为：60003000mm。门的开启方式，教室采用外开，每个房间均设置两个门，设置于教室前后各一个，其他房间采用外开一个门。（3）窗的大小及位置房间中窗的大小和位置的确定，主要是考虑到房间的使用要求、房间面积、当地的日照情况，以保证房间有足够的照度值和良好的通风效果。按规范要求窗地面积比1：6，各层窗户高与宽见建筑详图。厕所窗户须充分保证私密性，故窗户均采用不透光的毛玻璃材料且设置为高窗。（4）交通联系部分的平面设计一幢建筑物需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来，交通联系部分包括水平交通空间（走道）、垂直交通空间（楼梯、电梯、自动扶梯、坡道）、交通枢纽空间（门厅、过厅）。在多层建筑中，楼梯是必不可少的一部分，是楼层人流疏散的必经之路，楼梯的数量、位置及形式应满足使用方便和安全疏散的要求，注重建筑环境空间的艺术效果，应使其符合建筑设计防火规范、民用建筑设计通则和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，且应靠外墙设置，能直接天然采光和自然通风，考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。总则：交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全疏散的要求，而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。走廊来联系同层内各房间用的，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，走廊的宽度和长度主要根据人流通行需要、安全疏散要求以及空间感受来综合考虑，由于本工程采用的是内廊式走廊，按规范要求，故走廊宽度为2400mm。楼梯是多层房屋中的重要组成部分。楼梯的平面布置、踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。本工程采用现浇板式楼梯，其具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，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（一般在3m以内）时，采用板式楼梯较为合适，其斜板厚为跨度的1/25-1/30。本设计采用的楼梯为最常用的平行双跑楼梯和平行双合楼梯，且为板式楼梯。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度0.55m+（00.15m）计算，并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m，楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率、节省空间、便于人流疏散等方面考虑。楼梯扶手的确定，楼梯的扶手应坚固适用。在楼梯的起始及终结处，扶手均自其前缘向前伸出300mm，且出于安全因素，扶手末端向下布置。由规范得，本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm。门厅作为建筑交通系统的枢纽，是人流出入汇集的场所，门厅的大小、面积各不相同，门厅面积大小主要根据建筑物的使用性质和规模确定，与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道、楼梯宽度的总和，人流比较集中的公共建筑物，门厅对外出入口的宽度，一般按每100人0.6m计算。外门的开启方式采用外开启的弹簧旋转门。另外，门厅必须导向性明确。1.3.2 建筑立面设计建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计的任务是恰当确定立面中各组成部分和构件的比例和尺度，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。应做到追求尺度正确和比例协调，考虑材料质感和色彩配置，注重细部处理。进行立面设计时要考虑房屋的内部空间关系，相邻立面的协调性，在各立面墙处理与做法以及窗户的布置，充分体现自然采光的最佳效果，在满足立面美观要求下，同时还应考虑各出入口、雨棚等细部构件的处理。立面设计要体现出虚实凹凸的立面效果作用，也满足人使用需求。1.3.3 建筑剖面设计为了清楚的表达建筑物的内部情况，各房间的净空高度、各部分的竖向联系、高度及材料等，剖面图的剖切部位应根据图纸的用途或设计深度，在平面图上选择能反映全貌、构造特征以及有代表性的部位剖切。建筑剖面设计的主要内容包括：建筑层高、层数的确定，采光、通风的处理以及空间的组织与利用等。房间高度可用层高或净高表示。净高为室内地面至顶棚或其他屋顶构件底面的距离；层高为净高加建筑结构高度（如梁板高度）。房间净高受使用性质、采光和通风要求、结构类型、设备设置、室内空间比例等诸多因素的影响。而本工程设计的是一栋公共教学楼，立面简洁大方，考虑室内使用性质和活动特点、采光通风、结构类型、室内空间比例的要求等综合因素，取每层层高为3.6m。1.3.4 采光、通风设计办公楼在外墙面都设有大面积的窗户，在尽量采用自然采光和通风的基础上，辅以人工照明和机械通风。1.3.5 建筑装饰设计所有外墙装饰线条均刷白色立邦漆；其余外墙刷黄褐色立邦漆。5.内墙用水泥砂浆抹面,刷白色乳胶漆。室内地面采用灰白色地砖地面；卫生间采用防水地砖楼面。1.3.6 建筑防火设计须严格按照建筑设计防火规范进行设计，楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。根据建筑设计防火规范要求，首先楼梯的布置及大小要满足发生火灾时人流紧急疏散的要求。建筑结构自身的防火保护：在结构外表面喷涂防火材料，以保证建筑结构的强度降低速度不是太快，以达到防火要求。建筑物内部配备完善的消防设施，其布置间距由规范确定，本设计主要配置消防栓。1.3.7 建筑抗震设计建筑抗震设计规范规定，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。本工程的抗震设防类别为标准设防类，重点设防类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。乙类建筑的抗震等级应按建筑抗震设计规范GB50011-2001（2008年版）表6.1.2确定，本工程结构体系为框架结构，7度设防，高度小于30m，所以为三级框架。1.4 建筑细部构造具体做法细部构造做法1.4.1 楼面工程做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）10厚瓷砖地面；20厚1:3水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土楼板12厚水泥砂浆抹灰 1.4.2 地面做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 10厚地面砖，干水泥擦缝2. 撒素水泥面（洒适量清水）3. 20厚1：2干硬性水泥砂浆4. 刷素水泥浆一道5. 60厚C15混凝土6. 100厚碎石夯实7. 素土夯实1.4.3 屋面工程做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 40厚C20细石混凝土，内配4双向钢筋2. 10厚石灰隔离层3. 20厚1:3水泥砂浆找平层4. 70厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 5. 20厚1:3水泥砂浆找平层6. 100厚现浇钢筋混凝土屋面板7. 10厚石灰抹底 1.4.4 内墙面做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 刷内墙涂料2. 10厚1:2水泥砂浆抹面3. 15厚1:3水泥砂浆打底4. 刷界面处理剂一道1.4.5 外墙面做法做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 10厚1:2.5白水泥石英砂浆粉面2. 10厚1:3水泥砂浆打底3. 刷界面处理剂一道1.4.6 大理石踢脚做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 8厚地砖水泥擦缝2. 5厚1：1水泥细砂结合层3. 12厚1：3水泥砂浆打底4. 刷界面处理剂一道1.4.7散水做法做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）混凝土水泥砂浆面散水（带垫层） 1. 15厚1:2水泥砂浆抹面，压实抹光2. 60厚C15混凝土，上撒1:1水泥砂子压实抹光3. 120厚碎石或碎砖垫层4. 素土夯实，向外坡4%1.4.8 砂浆防潮层做法由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高1.4.9卫生间做法：由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 8厚防滑地砖，素水泥浆擦缝；2. 20厚水泥砂浆保护层；3. 1.5厚涂膜防水；4. 20厚1:3水泥砂浆找平层；5. 素水泥浆结合层一道；6. 100厚钢筋混凝土楼板。1.4.10油漆做法：由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 楼梯扶手为油漆蜡克罩面；2. 楼梯栏杆为不锈钢套管；3. 木门油一底二度栗色调和漆；4. 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。1.4.11排水雨水管：由江苏省建筑配件标准图集施工说明（苏J01-2005）1. 直径100mmPVC落水管第53页中国矿业大学2011届本科生毕业设计2 结构设计2.1 结构方案选取及计算简图确定2.1.1 概述建筑结构按照结构所用材料分类可分为：砌体结构、混凝土结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构。一般来讲，砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及轻型工业厂房等；钢结构多用于超高层建筑、大跨度空间结构建筑以及重型或有特殊要求的工业厂房等；其他情况均可以采用钢筋混凝土结构。由于砌体结构抗震能力差，而钢结构造价高，所以该教学楼采用钢筋混凝土结构，可以充分发挥结构布置灵活方便，可组成多种结构体系的优点。2.1.2 结构体系的选择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。框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构。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，或拆除隔断改称大房间。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。其主要缺点是侧向刚度较小，当层数过多时，会发生过大的侧移，易引起非结构构件破坏，但是可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”，在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。钢筋混凝土框架结构按施工方式的不同，可分为全现浇式、装配式以及装配整体式框架结构三种形式。本教学楼设计充分考虑框架结构的优缺点和施工方法，决定采用钢筋混凝土全现浇式框架结构。2.1.3 屋盖(楼面)体系的选择多层与高层建筑中各竖向抗侧立结构（框架、剪力墙、筒体等）是依靠水平楼面结构连成整体的，水平力通过楼板平面进行传递和分配。多层及高层建筑在构造上对楼盖有如下要求：房屋高度超过50m时，应采用现浇楼盖；顶层楼面应加厚并采用现浇，以抵抗温度变化的影响，并在建筑物的顶部加强约束，提高抗风和抗震能力；现浇楼板不宜小于100mm，不应小于80mm，楼板太薄不仅因上部钢筋位置变动而开裂，而且不便于敷设各类管道；楼板的厚度必须满足正截面承载力、变形、裂缝、抗冲切、防火等各项要求。本设计采用现浇楼面结构体系，以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度。2.1.4 竖向承重体系及水平承重体系的选择本建筑层数不多，在地震区，宜优先采用框架结构。框架结构的外墙为非承重构件，可以开大空间的窗来满足采光要求。而且在立面设计上可做到灵活多变。这些特点正是框架结构的优点，故采用框架结构。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；计算理论比较成熟；在一定的高度范围内造价较低。比较各方案，本设计选用框架结构作为竖向承重体系。2.1.5 楼梯及基础形式选取本设计选取现浇板式楼梯,板式楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧等优点。根据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、倾斜的敏感程度、施工条件及必要的技术经济比较等因素，综合考虑后，本设计的基础形式选取现浇柱下钢筋混凝土独立基础。2.1.6 框架结构平面布置图及框架计算简图(1)结构布置原则结构平面形状和立面体形宜简单、规则，是各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，便于设计和施工；房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。本教学楼根据上述结构布置原则，结构平面采取单一的“一”字形平面，立面上也采取平整的立面，避免凹进或凸出。平面上各房间尽量布置对称，楼梯的布置也是对称的，使各部分的刚度均匀，减少结构产生扭转的可能性。(2)柱网布置在本教学楼结构的柱网布置上，根据建筑平面设计和结构布置的原则，采用内廊式的建筑平面，中间为走廊，两侧为教室。因此，横向为四排柱三跨对称布置的框架，其跨度分别为6.6m、2.4m、6.6m；横向框架之间的跨度均为4.2 m，柱网布置如图2.1所示。根据建筑剖面和立面设计的要求，层高为3.6m。图2.1 柱网布置图(3)承重框架的布置承重体系选取框架结构体系：由梁柱连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。屋盖(楼面)体系的选择本设计采用现浇楼面结构体系，以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度。楼梯及基础形式选取本设计选取现浇板式楼梯，钢筋混凝土独立基础(4)一榀框架结构的计算简图如图2.2所示。图2.2 计算简图2.1.7柱截面尺寸估算式中 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14；按简支状态计算的柱的负荷面积；验算截面以上楼层层数；考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，中柱取1.25；混凝土轴压强度设计值；框架柱轴压比限值，查建筑抗震设计规范第6.3.7条；柱截面面积，取方形截面时边长为a。柱的混凝土强度等级为C35，故，本方案为三级抗震等级，查建筑抗震设计规范（GB500112001）第6.3.7条知轴压比为0.9； 中柱： 边柱： 本设计中的中柱、边柱截面尺寸取值均为：15层:bh=450450边横梁 =（）4200=350525,取=400,=200边纵梁 =400,=200中纵边跨梁 =（1/121/8）6600=550825，取=600，=250中纵中跨梁 =（1/121/8）2400=200300根据整体考虑取=400，=250板厚尺寸估计现浇板，一般，=2400/40=60 取h=横向框架柱侧移刚度D值计算表2.1 横向框架柱侧移刚度D值计算表 (一般层)(一般层) 根数 (底层)(底层)D底层中框架边柱0.61276472中框架中柱0.7229021233336其一般层中框架边柱0.417115832中框架中柱0.56515700254567由上表可见1/2=33336/54567=0.610.7，故该框架为竖向不规则框架，底层地震剪力应乘以1.15的系数。2.2荷载计算2.2.1 计算单元取-横向框架进行计算，计算单元宽度为6.6m。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，以等角分线为界，分别传至两相邻支座。图2.3 横向框架结构计算单元2.3荷载计算2.3.1竖向荷载计算 查建筑结构荷载规范（GB5000920001（2006年版）第4.1.1条和第4.3.1条，楼、屋面活荷载标准值取值如下： (1）屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面 0.5教室、教师休息室、厕所活荷载标准值 2.0走廊、楼梯活荷载标准值 2.5屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.00.35=0.35(2）屋面及楼面的恒荷载标准值屋面永久荷载标准值（不上人屋面）40厚C20细石混凝土 200.04m=0.810厚石灰隔离层 170.01m=0.1720厚1:3水泥砂浆找平层 200.02m=0.470厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 100.07m=0.720厚1:3水泥砂浆找平层 200.02m=0.4100厚现浇钢筋混凝土屋面板 250.1m=2.510厚石灰抹底 170.01m=0.17合计： 5.14楼面恒载瓷砖地面(10mm面层,20mm水泥砂浆找平，素水泥打底) 0.65100厚钢筋混凝土板 250.1=2.512厚水泥沙浆 0.01220=0.24合计： 3.39(3) 梁自重 主梁：bh=200mm400mm现浇钢筋混凝土梁 250.2m(0.4-0.1)m=1.512厚水泥沙浆 200.012m(0.2+20.3)m=0.29 合计： 1.79 主梁：bh=250mm600mm现浇钢筋混凝土梁 250.25m(0.6-0.1)m=3.1312厚水泥沙浆 200.012m(0.3+20.6)m=0.36K 合计： 3.49 主梁：bh=250mm400mm现浇钢筋混凝土梁 250.25m(0.4-0.1)m=1.8812厚水泥沙浆 200.0