大学实验楼毕业设计

0 毕毕业业设设计计说说明明书书 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 二二 年年 月月 1 摘摘 要要 建筑地点 建筑地点 Building location 结构形式 结构形式 框架结构 construction System Frame structure 建筑面积 建筑面积 5364m2 floor Area 5364 1m2 层数层数 高度 高度 4 层 16 1m stories Height 4 stories 16 1 m 主要用途 主要用途 教学 main Use teaching 关键词 关键词 框架结构框架结构 frame structure 现浇混凝土现浇混凝土 cast in place concrete 独立基础独立基础 Independent grassroots 屋面板屋面板 roof plate 正截面正截面 normal section 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 Accordance with the requirements of teaching from the perspective of flexible use landscaping and architecture combination improve the external shopping environment Inside the large medium and small size of different space and different elements such as diagonal lines curves and constitutes the seemingly PuSu but has its unique style This design mainly has carried on the structure scheme of transverse frame aseismic design of 4 axis framework In determining the frame layout has carried on the first floor between load on behalf of value 2 calculation and then use vertex displacement method from the earthquake cycle and then press the bottom shear method under horizontal seismic load size and then calculate the structural internal force under the horizontal load bending moment shear force and axial force Then calculate vertical load dead load and live load under the action of the structure of the internal force Find out the most unfavorable one group or several groups of internal force combination Choose the safest results reinforcement and drawing In addition the structure of indoor stair design Completed the flat pallet bench board platform beam component such as internal force and reinforcement calculation and construction drawings Lab building is a predominantly teaching building Expressed the modern architecture in the traditional verve adds to the atmosphere On the design concept and strive to modern in regard to overall modelling novel be concise lively the actual phase gentleness give a person the sense with vigorous upward Design on the adoption of new technology new material to create a meet function conform to the environment have distinct modernity construction image 3 目目 录录 摘 要 4 第一章 绪论 8 1 1 建筑工程概况 8 第二章 建筑设计说明 11 2 1 1 总平面说明 11 2 1 2 建筑物的间距和朝向等的确定 11 2 1 3 主要房间的设置 12 2 1 4 辅助房间设计 12 2 1 5 交通联系部分设计 12 2 1 6 高度设计 13 2 1 7 剖面设计 13 2 1 8 其他建筑设计说明 13 第三章 结构计算部分 15 3 1 1 楼盖的选择 16 3 1 2 柱网的选择 19 3 1 3 基础形式 19 3 1 4 材料选用 19 3 1 5 内力计算 19 3 2 计算依据 19 3 2 1 计算简图 19 3 2 2 构件尺寸的初步确定 20 3 3 重力荷载的计算 22 3 3 1 主要材料及构件自重 22 3 3 2 内外墙荷载标准值 22 3 3 3 屋面及楼面永久荷载标准值 23 3 3 4 屋面及楼面均布可变荷载标准值 23 3 3 5 各层重力荷载代表值的计算 23 3 4 框架侧移刚度的计算 26 3 4 1 横向框架侧移刚度的计算 27 3 5 横向水平地震作用下框架结构的位移和内力计算 30 3 5 1 横向框架自振周期的计算 30 3 5 2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 30 3 5 3 多遇地震作用下的弹性层间位移验算 32 3 5 4 水平地震作用下横向框架内力计算 33 3 6 风荷载作用下横向框架结构的位移和内力计算 38 4 3 6 1 风荷载标准值的计算 38 3 6 2 风荷载作用下横向框架结构水平位移验算 39 3 6 3 风荷载作用下横向框架结构内力计算 40 3 7 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 45 3 7 1 计算单元的选取 45 3 7 3 内力计算 51 3 8 横向框架内力组合 54 3 8 1 结构抗震等级 54 3 8 2 框架梁的内力组合 54 3 8 3 框架柱的内力组合 58 3 8 4 柱端弯矩设计值的调整 63 3 8 5 柱端剪力组合和设计值的调整 65 3 9 梁柱截面设计及节点验算 66 3 9 1 框架梁 66 3 9 2 框架柱 69 3 9 3 节点验算 72 3 10 楼板设计 73 3 10 1 楼板类型及设计方法的选择 73 3 10 2 设计参数 74 3 11 楼梯设计 77 3 11 1 设计参数 77 3 11 2 楼梯板的计算 77 3 11 3 斜梁设计 78 3 11 4 平台板设计 80 3 11 5 平台梁设计 81 3 12 雨篷设计 82 3 12 1 雨篷数据 82 3 12 2 雨篷板计算 82 第四章 基础设计部分 83 4 1 基础的一般要求 83 4 1 1 基础概况 83 4 1 2 确定基顶荷载 83 4 1 3 确定基础底面积 83 4 1 4 地基承载力验算 84 4 1 5 基础受冲切承载力验算 84 4 1 6 基础底面配筋计算 84 致 谢 85 5 第一章第一章 绪论绪论 1 1 建筑工程概况建筑工程概况 1 1 11 1 1 建设项目建设项目 某学院 大学 实验楼 1 1 21 1 2 设计原始资料设计原始资料 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 主 主 主 主 55m 8m 125m30m 主 主主 主主主主主主 主主 主主主 主 90m 主 主主主 主 主 主 主 图图 1 1 总平面图总平面图 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 6 5 建筑技术条件 一 气象条件 阳泉地区基本风压 0 40N m2 基本雪压 0 35kN m2 冻土深度 0 7m 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 表表 1 1 场地各岩土层承载力特征值 标准值 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0 0 0 8 0 8 2 粉土0 8 1 8 1 011040 3 中砂1 8 2 8 1 020070 4 砾砂2 8 6 5 3 73002400120 5 圆砾6 5 12 5 6 05003500 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 1 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 0 10g 4 各种用房的活荷载标准值见 建筑结构荷载规范 1 1 31 1 3 设计任务及要求设计任务及要求 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 7 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 1 41 1 4 设计参考资料设计参考资料 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 T 50001 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 8 第二章第二章 建筑设计总说明建筑设计总说明 2 12 1 建筑设计说明建筑设计说明 2 1 12 1 1 总平面说明总平面说明 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 图图1 1 总平面图总平面图 2 1 22 1 2 建筑物的间距和朝向等的确定建筑物的间距和朝向等的确定 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 9 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 2 1 32 1 3 主要房间的设置主要房间的设置 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 4 2m 7 8m 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 2 1 42 1 4 辅助房间设计辅助房间设计 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 2 1 52 1 5 交通联系部分设计交通联系部分设计 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 10 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 0 6m 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 11 叉和干扰 2 1 62 1 6 高度设计高度设计 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 3 9m 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 3 9m 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 95m 2 1 72 1 7 剖面设计剖面设计 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 2 1 82 1 8 其他建筑设计说明其他建筑设计说明 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 12 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 1 0m 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 2 5 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 第三章第三章 结构计算部分结构计算部分 3 1 13 1 1 楼盖的选择楼盖的选择 规范规定框架结构宜采用现浇肋梁楼盖结构 13 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 3 1 23 1 2 柱网的选择柱网的选择 柱网选择 4 2x7 8m 采用纵横向承重方案 梁截面为矩形 柱截面为正方 形 3 1 33 1 3 基础形式基础形式 基础柱下独立基础 3 1 53 1 5 材料选用材料选用 混凝土强度等级选用 C30 Ec 3 104N mm2 fc 14 3N mm2 ft 1 43N 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 0 000 以下墙体采用 M10 水泥砂浆砌 MU10 机砖 0 000 以上内外墙体 均采用 M5 混合砂浆砌 MU5 加气混凝土砌块 3 1 63 1 6 内力计算内力计算 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 3 23 2 计算依据计算依据 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 轴 轴间区段进行了 结构设计计算 并对其间的 轴框架进行了内力分析和配筋计算 3 2 13 2 1 计算简图计算简图 轴 轴间区段的平面柱网布置如下图 2 所示 14 图图 2 2 柱网布置图柱网布置图 轴横向框架的计算简图如图 3 所示 3 2 23 2 2 构件尺寸的初步确定构件尺寸的初步确定 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 nFgN E 式中 柱组合的轴压力设计值 kN N 考虑地震作用组合后轴压力增大系数 边柱 1 3 中柱 1 25 按简支状态计算柱的负载面积 m2 F 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值 可近似取 14kN m2 E g 验算截面以上的楼层层数 n cn f N A 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 n 可知取 0 85 15 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 图图3 3 横向框架结构的计算简图横向框架结构的计算简图 对于边柱 1 3 16 38 14 4 1192 47kNnFgN E 1192 47 103 0 85 14 3 98105 31mm2 cn f N A 对于中柱 1 25 22 68 14 4 1587 6kNnFgN E 1587 6 103 0 85 14 3 92mm2 cn f N A 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 16 梁截面高度一般取 1 8 1 12 为梁的跨度 梁的截面高度取hll 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bh 尺寸见表 1 表表 1 1 梁的截面尺寸梁的截面尺寸 mm mm 楼层类别尺寸 b h mm mm 混凝土 外框架梁 300 400 内纵框架梁 300 400 300 700 内横框架梁 300 400 1 4 楼梯间框梁 300 400 C30 3 33 3 重力荷载的计算重力荷载的计算 3 3 13 3 1 主要材料及构件自重主要材料及构件自重 加气混凝土砌块 8kN m3 钢筋混凝土 25kN m3 钢窗 0 45kN m2 木门 0 2kN m2 3 3 23 3 2 内外墙荷载标准值内外墙荷载标准值 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 17 200 厚加气混凝土砌块 20 厚水泥石灰砂浆单面抹灰 3 3 33 3 3 屋面及楼面永久荷载标准值屋面及楼面永久荷载标准值 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 4 150 150 钢筋网片 24 0 04 0 96kN m2 干铺无纺聚酯纤维布隔离层 0 01kN m2 25 厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0 5 0 025 0 0125kN m2 4 厚高聚物改性沥青防水卷材层 0 01kN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆掺聚丙烯找平层 20 0 02 0 40kN m2 1 8 水泥膨胀珍珠岩找 2 坡 最薄处 20 厚 7 0 18 0 02 2 0 7kN m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 25 0 12 3 00kN m2 20 厚板底抹灰 20 0 02 0 40kN m2 合计 5 493kN m2 2 楼面永久荷载标准值 水磨石楼面 总厚度 30 0 65kN m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 25 0 12 3 00kN m2 20 厚板底抹灰 20 0 02 0 40kN m2 合计 4 05kN m2 3 3 43 3 4 屋面及楼面均布可变荷载标准值屋面及楼面均布可变荷载标准值 1 屋面 屋面基本雪压 考虑 50 年一遇 取 0 35kN m2 1 0 0 s r 故屋面雪荷载标准值 1 0 0 35 0 35kN m2 0rk ss 上人屋面均布可变荷载标准值 2 0kN m2 2 楼面 楼面可变荷载标准值 2 0kN m2 3 3 53 3 5 各层重力荷载代表值的计算各层重力荷载代表值的计算 1 墙的重力荷载 18 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 表表 2 2 墙体重力荷载标准值计算表墙体重力荷载标准值计算表 楼层墙 kN 门窗 kN 合计 kN 4858 1749 46907 63 3858 1749 46907 63 2858 1749 46907 63 1822 5249 8872 32 2 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 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 1 1 梁取 1 05 表表 3 3 柱重力荷载标准值计算表柱重力荷载标准值计算表 楼层柱 kN 每层总计 kN 2 4709 1780 11335 27 1 1 1468 8 表表 4 4 梁重力荷载标准值计算表梁重力荷载标准值计算表 楼层梁 kN 每层总计 kN 2 4715 461 05751 23 1695 81 05730 59 3 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 19 6 表表 5 5 楼面 屋面的永久荷载标准值计算表楼面 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 558 435 4933067 463067 46 1 3 楼面 558 434 052261 656784 95 注 把楼梯间当做一个房间计算荷载 表表 6 6 楼面 屋面的可变荷载标准值计算表楼面 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 558 432 0 0 35 1116 86 19 5 5 1116 86 19 5 5 1 3楼面 558 432 01116 863350 58 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 0 02x1x17 0 34kN m2 20 厚防水砂浆面层 0 02x1x17 0 34kN m2 100 厚现浇混凝土板结构层 0 1x25 2 5kN m2 合计 3 18kN m2 G 1 36x3 18 4 32kN 5 楼层质点重力荷载代表值的计算 20 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 iiQ GG kEkE 式中为可变荷载的组合值系数 对于楼面活荷载取为 0 5 对于屋面活 iE iE 载取为 0 5 对于雪荷载为 0 5 iE iE 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 i G 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 表表 7 7 楼层质点重力荷载代表值计算表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 i G 4 3067 46 195 5 751 2 3 780 49 46 858 17 464 4 4849 0 2 3 2261 65 1116 86 751 2 3 780 49 8 858 17 5258 9 4 2 2261 65 1116 86 751 2 3 780 49 8 858 17 5258 9 4 1 2261 65 1161 86 730 5 9 1468 8 49 8 822 524 32 5576 6 9 各质点重力荷载代表值如图 4 所示 G4 4849 02 G3 5258 94 G2 5258 94 G1 5578 35 图图 4 4 质点重力荷载代表值示意图质点重力荷载代表值示意图 21 3 43 4 框架侧移刚度的计算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 3 4 13 4 1 横向框架侧移刚度的计算横向框架侧移刚度的计算 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 图图 5 5 框架梁柱平面布置图框架梁柱平面布置图 用于横向侧移刚度计算用于横向侧移刚度计算 22 图图6 6 横向框架梁柱立面布置图横向框架梁柱立面布置图 图 6 以 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 b i c E 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 0 I b I 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 2 0 和 1 5 表表 8 8 横向框架梁线刚度计算表横向框架梁线刚度计算表 截面 mm mm 部位 跨度 m l 0 I mm4 c E N mm2 l IE i bc b N mm 1 5i mm4 2 0i mm4 300 x700 ABCD 跨 7 425 8 58x 109 C30 3 0 10 4 3 3x 1010 4 95x 1010 6 6x101 0 23 300 x400 BC 跨 3 41 6x109 1 6x 1010 2 4x101 0 3 2x101 0 600 x600 一层 1 08x 1010 6 35x 1010 500 x500 二三四 层 5 2x101 0 4x1010 2 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 D 表 10 表表 9 9 边框架刚度边框架刚度 D D 值值 边柱 4 根 中柱 4 根 楼 层 K cDiK cDi D 1 0 7 8 0 4 6 1 35x1 04 1 1 6 0 5 2 1 5 2x1 04 1 1 48x 105 2 4 1 2 4 0 3 8 1 2x10 4 1 8 4 0 4 8 1 5 15x 104 1 0 86x 105 表表 1010 边框架刚度边框架刚度 D D 值值 边柱 12 根 中柱 12 根 楼 层k cDik cDi D 1 1 0 4 0 5 1 1 49x1 04 1 5 4 0 5 8 1 7 x10 4 3 82 8x105 2 4 1 6 5 0 4 5 1 42x1 04 2 4 5 0 5 5 1 7 4x1 04 3 792 x105 2 横向框架的规则性判断 24 因为 1 02 0 7 1 D 2 D 所以 由规范可知 横向框架属于竖向规则结构 3 53 5 横向水平地震作用下框架结构的位移和内力计算横向水平地震作用下框架结构的位移和内力计算 3 5 13 5 1 横向框架自振周期的计算横向框架自振周期的计算 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 TT1 7 1uT 式中 为考虑非承重墙刚度影响的周期折减系数 本设计取 0 7 是把集 T T u 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 T u 表表 1111 顶点假想水平位移计算表顶点假想水平位移计算表 楼层 kN i G kN i V kN m D mm u m u 44849 024849 029 940 10425 35258 9410107 9620 720 09431 25258 9415366 931 50 07359 15578 3520945 2542 090 04209 结构的横向基本周期为 s384 0 10425 0 7 07 17 1 TT1 uT 3 5 23 5 2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算水平地震作用及楼层地震剪力的计算 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 kN11 1784535 55782x94 525802 489885 0 85 0 eq i GG 阳泉市 抗震设防烈度 7 度 设计基本地震加速度 0 10g 多遇地震下 设计地震分组第二组 类场地 场地特征周期 08 0 max s30 0 g T 064 0 08 0 1 384 0 3 0 9 0 max2 g 1 T T 结构总水平地震作用标准值 kN42 11391125 17845064 0 eq1Ek GF 25 因为 所以不考虑顶部附加水平地震s384 1 Ts42 0 3 04 14 1 g T 作用 各质点横向水平地震作用按下式计算 1 2 3 4 Ek 7 1 F HG HG F j jj ii i i 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为 1 2 3 4 n ij ji FVi 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表 12 表表 1212 楼层地震剪力计算表楼层地震剪力计算表 质点 i H m k i G N kN iiH G m iiH G kN m kN Ek F kN i F kN i V 416 8 4849 0 2 82463 536412 39412 39 312 9 5258 9 4 67840 326343 42755 81 29 5258 9 4 47330 46239 6995 42 15 1 5578 3 5 28449 585 9071139 42 144 02 1139 4 3 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 412 39 V3 755 81 V2 955 41 V1 1139 43 KkN F4 F3 F2 F1 26 图图 9 9 水平地震作用分布图图水平地震作用分布图图 1010 楼层地震剪力剪力分布图楼层地震剪力剪力分布图 3 5 33 5 3 多遇地震作用下的弹性层间位移验算多遇地震作用下的弹性层间位移验算 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 i u t u 32 表表 1313 楼层弹性位移验算表楼层弹性位移验算表 楼层 层间剪 力 kN i V 层间刚度 kN m i D 层间弹性位移 m i i i D V u 顶点位移 m i j jt uu 1 层高 m h 层间弹性位 移角 h ui 4412 390 0 006733 90 3755 810 001550 005883 90 2995 410 002040 004333 90 1 1139 9 3 0 002290 002293 90 最大层间弹性位移角发生在第一层 其值 0 符合抗震规范规定角 550 1 限值 3 5 43 5 4 水平地震作用下横向框架内力计算水平地震作用下横向框架内力计算 采用 D 值法 取 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 yh 框架柱的反弯点高度比由下式确定 y 3210 yyyyy 式中 框架柱的标准反弯点高度比 0 y 上下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 1 y 上下层高变化时反弯点高度比的修正值 2 y 3 y 查阅有关计算表格 并利用上面的计算结果 轴横向框架柱反弯点高度 的计算过程见表 14 表表 1414 轴框架柱反弯点高度计算表轴框架柱反弯点高度计算表 27 总层 数 m 楼 层 n 柱部 位 梁柱线刚度 比 k 0 y 1 y 2 y 3 yy h m yh m 中柱 2 45 0 42 25 0000 42251 65 4 边柱 1 65 0 38 25 0000 38251 49 中柱 2 45 0 47 25 0000 47251 84 3 边柱 1 650 450000 451 755 中柱 2 450 500000 501 95 2 边柱 1 65 0 48 25 0000 4825 3 9 1 88 中柱 1 54 0 57 3 0 0 5732 92 4 1 边柱 1 04 0 59 8 0 0 598 5 1 3 049 8 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 ij i i ij ij V D D V 该柱在地震剪力作用下 上下柱端的弯矩分别由下式确定 hyVM ijij 1 上 yhVM ijij 下 利用以上的计算结果 轴横向框架柱地震剪力及柱端弯矩计算过程见表 15 表表 1515 轴框架柱地震剪力及柱端弯矩计算表轴框架柱地震剪力及柱端弯矩计算表 楼 层 i D kN m 柱部 位 kN ij D m kN i V k ij V N y h m kN 上 ij M m kN 下 ij M m 边柱 14200 12 00 5 0 382 5 28 9317 89 4 中柱 17400 412 39 14 71 0 422 5 33 1024 27 边柱 14200 22 00 2 0 4547 1938 61 3 中柱 17400 755 81 26 96 0 472 5 3 9 55 5449 61 28 边柱 1420028 98 0 482 5 58 5454 48 2 中柱 17400 995 41 35 510 5069 2469 24 边柱 1490034 120 59869 95104 06 1 中柱 17000 1139 4 3 38 930 573 5 1 84 87113 68 3 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 上下 节点节点 节点 节点ijji rl l l MM ii i M 1 上下 节点节点 节点 节点ijji rl r r MM ii i M 1 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 l MM V r b l b b k n ik r b l bi VVN 表表 1616 轴框架梁端弯矩计算表轴框架梁端弯矩计算表 楼层节点 kN l i节点 m kN r i节点 m k 上 ij