论文-宁波北仓郭巨幼儿园结构设计

目录摘要2SUMMARY31、设计资料42、梁、柱截面尺寸的几计算43、荷载计算94、框架柱抗侧刚度D计算165、竖向荷载作用下的内力分析186、水平地震作用下的内力分析207、风荷载作用下的内力分析278、恒载作用下的内力分析319、活载作用下的内力分析3410、内力组合3811、框架梁、柱的配筋计算4812、连梁的配筋计算5913、屋面板、楼面板的配筋计算6114、楼梯设计6815、基础设计73参考文献83致谢84摘要随着教育观念的发展，教学建筑的功能也随之产生变化，即在大小不同的功能空间中，有机地穿插实验室、机房和语音教室等。许多新型的高校教学建筑虽仍以教室为核心，但配备有储藏室、办公室等。本次设计的是宁波北仓郭巨幼儿园结构设计，根据建筑物所在的地理位置、周边的环境、地质条件以及学校建筑群的整体效果，同时还考虑到教学楼的主要组成结构和教学楼的功能要求，教学楼采用“一”字型的框架结构。“一”字型的教学楼给人简洁明了的感觉，立面形成高大明快的的感觉、形成成排的窗户。同时，框架结构适合教室大空间的要求。关键词发展趋势；设计思路；功能分区；体型设计；结构造型；人流量；设计亮点。SUMMARYWITHTHECONCEPTOFEDUCATIONDEVELOPMENT,TEACHINGANDTHERESULTINGCONSTRUCTIONOFTHEFUNCTIONALCHANGESINTHESIZEOFDIFFERENTFUNCTIONALSPACE,ORGANICALLYINSERTLABORATORIES,CLASSROOMSANDOTHERROOMSANDVOICEWHILEMANYNEWCOLLEGESANDUNIVERSITIESTEACHINGINTHECLASSROOMASTHECOREARCHITECTURE,BUTWITHASTORAGEROOM,OFFICEENVIRONMENT,GEOLOGICALCONDITIONSANDTHEOVERALLEFFECTIVENESSOFSCHOOLBUILDINGS,TAKINGINTOACCOUNTTEACHING,THEMAINCOMPOSITION,ANDTEACHINGFUNCTIONS,TEACHING,THEUSEOF“一“TYPEFRAMEWORK“一“FONTSTEACHING,GIVESCONCISEFEELING,ATALLFRONTTOFACETHEFEELINGS,APLATOONINTOTHEWINDOWSMEANWHILE,THEFRAMEWORKFORCLASSROOMLARGESPACEREQUIREMENTSKEYWORDSDESIGNIDEASFUNCTIONALDIVISIONBODYDESIGNSTRUCTURALSHAPESPEOPLEFLOWSDESIGNPOINTS1、设计资料工程名称宁波北仓郭巨幼儿园结构设计地点宁波市工程概况建筑高度为16500M，共四层局部三层，室内设计标高0000室外高差045M，具体见平面布置图及剖面图。材料选用混凝土C30；钢筋纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HPB235；墙体外墙、分户墙均采用加气混凝土砌体，其尺寸为6042重度360KN/M；门木门，302KN/M；窗钢塑窗，5；玻璃门，3/。楼面作法楼板顶面为水磨石地面，楼板底面为15MM厚白灰砂浆天花抹面，外加V型轻钢龙骨吊顶。屋面作法现浇楼板上依次铺20MM厚水泥砂浆找平层、300MM厚水泥珍珠制品隔热找平层、20MM厚水泥砂浆找平层和SDC120复合卷材，下面依次为15MM厚白灰砂浆天花抹面和V型轻钢龙骨吊顶。基本风压O045KN/M2地面粗糙度属C类。基本雪压S004KN/M2。抗震设防烈度七度（02G）第二组，框架抗震等级为二级。活荷载上人屋面活荷载20KN/M2，办公室楼面及走廊活荷载20KN/M2,2、梁、柱截面尺寸的几计算本建筑采用大开间，为了使结构的整体刚度较好，屋面、楼面、楼梯等采用现浇结构，基础为柱下独立基础。结合本建筑的平面、立面和剖面情况，本幼儿园的平面结构布置图如图21所示。本建筑的柱距为。根据结构平面布置，本建筑除个别板为单向板外，其余均为40M双向板。双向板的厚度，本建筑的楼面板和屋面板的厚度均取。810M21框架横梁截面尺寸框架横梁截面高度，截面宽度，本结构中取LH128HB312MM，。纵向框架梁和横向L1的截面均/1240/HL/340/MB取和框架横梁相同。22框架柱截面尺寸本建筑抗震设防烈度为7度，125841260NKNUCNFA09UN取1254EFGNEG214/M218F公式中柱横截面面积，取方形时，边长为；AA验算截面以上楼层层数；N验算柱的负荷面积；F混凝土轴心抗压强度设计值；CF32C1609724UNAAFM初步确定柱的尺寸为。40BH框架梁、柱编号和截面尺寸如图21所示，为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。图21结构平面布置图23确定框架计算简图图21所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系理应按空间结构进行计算，但是，本计算只作横向平面框架计算。纵向平面框架的计算方法与横向相同，故在此从略。本建筑中，横向框架的间距均为，荷载基本相同，可选用一榀框架进行4M计算与配筋，其余框架可参照此榀框架进行配筋。现以B轴线的KJB为计算单元。框架的计算单元如图21所示。框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。对于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面型心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面,室内外高差为045M,基础顶面至室外地坪取065M,故基础顶标高至0000的距离定为110M,二层楼面标高为36M,故底层柱高为47M,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面即层高,故二三层为36M,顶层为45M由此可绘出框架的计算简图如图22所示。24框架梁柱的线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起现浇,对于中框架梁取I2I0左梁跨3741/30204/16KNMIEILA中跨梁374/201IIL中跨梁右跨梁374/30204/16KNMIEIL右跨梁底层柱4741/70IIH底柱中间层柱474/300/361KNM12IEI中柱顶层柱4741/300/5120KNM2IEIH余柱令,则其余各杆件的相对线刚度为1中柱9I左跨梁8中跨梁0I右跨梁7底层柱08I底层柱图22框架梁柱的计算简图框架梁柱的相对线刚度如图12所示,作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。3、荷载计算为了使今后的内力组合便于计算,荷载计算宜按标准值计算31恒载标准值计算屋面屋面刚性防水屋面234KN/结构层100厚现浇钢筋混凝土板012525KN/抹灰层10厚混合砂浆017KN/合计501各层走廊楼面楼面水磨石楼面065KN/结构层100厚现浇钢筋混凝土板012525KN/抹灰层10厚混合砂浆017KN/合计332KN/标准层楼面楼面水磨石楼面065KN/结构层100厚现浇钢筋混凝土板012525KN/抹灰层10厚混合砂浆017KN/合计332KN/梁自重20M4BH自重2502040115KN/M抹灰层10厚混合砂浆0401022014017KN/M合计167KN/M柱自重40MBH自重2504044KN/M抹灰层10厚水泥砂浆00104417027KN/M合计427KN/M外纵横墙自重顶层纵墙240255533KN/M钢塑窗035150525KN/M水刷石外墙面45150515KN/M水泥砂浆内墙面4515036108KN/M合计6405KN/M标准层纵墙1502555206KN/M钢塑窗035150525KN/M水刷石外墙面361505105KN/M水泥砂浆内墙面36210360756KN/M合计439KN/M底层纵墙472106040555289KN/M钢塑窗035150525KN/M水刷石外墙面361505105KN/M水泥砂浆内墙面36150360756KN/M合计522KN/M内纵横墙自重标准层纵墙3606025533KN/M水泥砂浆内墙面36060362216KN/M合计546KN/M顶层纵墙45060255429KN/M水泥砂浆内墙面45060362281KN/M合计71KN/M32活荷载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值由建筑结构荷载规范查得上人屋面20KN/楼面教室20KN/走廊20KN/雪荷载标准值2K1045KN/MS33竖向荷载计算确定板传递梁的荷载时,要一个板区格一个板区格地考虑区分此板区格是单向板还是双向板本建筑楼面荷载地传递示意图如图31所示。图31板传荷载示意图331（9）（10）轴间框架梁屋面板传给梁的荷载恒载235010519KN/M活载254楼面板传给梁的荷载恒载23315087/活载2054KNM梁自重标准值67KN/（9）（10）轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载梁自重板传荷载167391506/活载板传荷载534/M楼面梁恒载梁自重板传荷载84KN/M活载板传荷载KN/332（10）（11）轴间框架梁屋面板传给梁的荷载恒载501469/M8活载2KN楼面板传给梁的荷载恒载5313/8活载20M梁自重标准值67KN/BC轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载梁自重板传荷载1674936KN/M活载板传荷载18/楼面梁恒载梁自重板传荷载8/活载板传荷载KN/M333（11）（12）轴间框架梁由于对称关系,（11）（12）轴间框架梁均布荷载与（9）（10）轴间框架梁均布荷载相同,所以（11）（12）轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载梁自重板传荷载167391506KN/M活载板传荷载534KN/M楼面梁恒载梁自重板传荷载84/活载板传荷载/334（9）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载女儿墙自重梁自重板传荷载（167346451339576KN55013013088顶层柱活载板传荷载1378KN553420138三层柱恒载梁自重墙自重板传荷载451676418873321530533215358585924KN三层柱活载板传荷载1378KN553420138标准层柱恒载梁自重墙自重板传荷载451674398879344675015KN标准层柱活载板传荷载1378KN553420138基础顶面恒载底层内纵墙自重（20522）453249KN335（10）轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重做法墙高,混凝土压顶10M021525250346KN/M顶层柱恒载梁自重板传荷N顶层柱活载板传荷载2355542010201388KN三层柱恒载墙自重梁自重板传荷载5167451390130150182508129KN三层柱活载板传活载24KN标准层柱恒载墙自重梁自重板传荷载5165487/313023820320525698KN标准层柱活载板传活载4KN基础顶面恒载梁自重底层外纵墙自重（25546）453582KN336（11）轴柱纵向集中荷载的计算根据结构的对称关系得出（11）轴柱纵向集中荷载与（10）轴柱纵向集中荷载相同。所以（11）轴柱纵向集中荷载为顶层柱恒载7932KN顶层柱活载2244KN三层柱恒载8129KN三层柱活载2244KN标准层柱恒载6938KN标准层柱活载2244KN基础顶面恒载3582KN337（12）轴柱纵向集中荷载的计算（12）轴柱纵向集中荷载与（9）轴柱纵向集中荷载相同。所以（13）轴柱的纵向集中荷载为顶层柱恒载576KN顶层柱活载1378KN三层柱恒载5924KN三层柱活载1378KN标准层柱恒载5015KN标准层柱活载1378KN基础顶面恒载3249KN框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图22所示图中数值均为标准值。由于（9）（10）轴线梁的外边线都与柱的外边线齐平,故轴上的竖向集中荷载与柱轴线偏心,偏心距为。10M图32竖向受荷总图4、框架柱抗侧刚度D计算41横向D值的计算过程和结果见表41、42和表43。横向顶层D值计算表41构件名称CB2II2CKN/M12CHID数量KN/MD9轴柱09158036302961817410轴柱23700605509052545011轴柱918520605509052545012轴柱080363029618174D87248KN/M横向二三层D值的计算表42构件名称CB2II2CKN/M12CHID数量KN/MD9轴柱09031508063048010轴柱21827057934054670011轴柱09057934054670012轴柱20315080630480D154360KN/M横向底层D值的计算表43构件名称CB2II2CKN/M12CHID数量KN/MD9轴柱0916870368271861630810轴柱350636469752348511轴柱091870636469752348512轴柱6003682718616308D79586KN/M5、竖向荷载作用下的内力分析51重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值结构和构配件自重标准值05雪荷载标准值楼面处重力荷载标准值结构和构配件自重标准值05楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层高范围内屋面处取顶层的一半的结构和构配件自重。511屋面处的重力荷载标准值的计算女儿墙的重力荷载标准值3462102145KNGGL女儿墙女儿墙屋面板结构层及构造自重标准值5015屋面板24210413梁（）7KN23504250136978KNG柱顶层上半层的墙重641墙（）403KN墙柱梁屋面板顶层GG儿21517403978203KN512四层楼面处重力荷载标准值计算74KN墙32106792G楼板梁97845/3KN/2柱柱梁楼板墙标准层GG7160972158513二三层楼面处重力荷载标准值计算403485/2KN墙697G楼板1梁831648KN45/2柱柱梁楼板墙标准层GG7972183KN514底层楼面处重力荷载标准值计算692KN楼板17G梁19783647/2368KN45/2G柱05墙柱梁楼板墙底层G7456921736041978515顶层雪荷载标准值计算0KNQQS雪雪516楼面活荷载标准值计算走廊走廊教室教室楼面SQ201420KN517总重力荷载代表值的计算屋面处屋面处结构和构配件自重05雪荷载标准值EWG203975842079四层楼面处楼面处结构和构配件自重05楼面活荷载标准值EI116KN二三层楼面处楼面处结构和构配件自重05楼面活荷载标准值EIG8305428底层楼面处楼面处结构和构配件自重05楼面活荷载标准值E19717KN6、水平地震作用下的内力分析本建筑物的高度为15M10,取10130514024859CREFAN102689LH221016081191834/4405IE83IEAM15491204CNXFB70S为使配筋最经济，使（）最小，令SAB1C0FB5HRESYSEXAA30854924320365102652M最小总配筋率根据建筑抗震设计规范（GB500112001）表6381查得，故，IN0722,MIN,IN074/560SSAM查混凝土结构设计原理（同济大学出版社）附表16，横向每侧实配320（），另两侧配构造筋318。218SA底层中柱B1C0B143065370KNNFH为大偏压,选用大小的组合,最不利组合为BM216M4在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩设计值75,柱的计算长度取下列MAXM二式中的较小值015ULLH式中MIN20918527U0LMIN01524751LM9所以取571M0L02163478MMENA20MX204/3167E009IA10,取10135140826CREFA110取0257164LH2021057113984/043IE03498IEAM12617CNXFB270S为使配筋最经济，使（）最小，令SAB1C0FB5HRESYSEXAA308549743201473650147652M最小总配筋率根据建筑抗震设计规范（GB500112001）表6381查得，故，IN0722,MIN,IN074/560SSAM查混凝土结构设计原理（同济大学出版社）附表16，横向每侧实配418（），另两侧配构造筋416。218SA注1、当NNB为小偏压；2、在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩设计值75时，柱的计算长度取下列公式中的较小值MAXM0L015ULLH0MIN2LH式中，柱的上端、下端接点处交汇的各柱线刚度之和与L交汇处的各梁线刚度之和的比值；比值，的较小值；MINULH柱的高度。3、当10时，取10；当33058926NHHN2031430684CFAKN框架柱斜截面配筋计算表111位置底层边柱底层中间柱V（）KN9894120N（）584937787733（）03CFA686686（）025/REBHKN5215210177TREF（）165165SVA2M构造配筋构造配筋柱箍筋选用加密区箍筋最大间距MIN（8D,100）,所以加密区取48100。柱上端加密区的长度取MAX（H,HN/6,500）,取750MM，柱根取1000MM。非加密区取48200。11114框架柱裂缝宽度验算对于根据混凝土结构设计规范要求可不必进行裂缝宽度验算0E05HMAX198EQSKCRTDWE其中2CR5201/SNM35CM224867IEQNDV1015STETAKSSNZ58493KNK200871FHZE0FFFBH8736517ZM254920/0SKN满足要求MAX51W112框架梁截面设计1121正截面受弯承载力计算梁（9）（10）（200MM400MM）一层跨中截面，M3199KNM，REM0753192KNM梁的跨中截面计算。0H4356MS12120643052C0SFB43A18MYMINTYAX2,5F/022S,IINBH0416下部实配216（AS402），上部按构造配筋。梁（9）（10）和梁（10）（11）各截面的正截面受弯承载力配筋计算见表112。框架梁正截面配筋计算表112梁（9）（10）梁（10）（11）层计算公式支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面支座右截面M（KNM）167103199136721646806816468（KNMRE）125332933102541235105112351RES21C0FBH032900630269032400010324S0415BREV208B208BREV208B208BREV208B208BREV208B（K025BHFCN）260B260B260B260B260B260B260B260B02517HFBVSAYVTBVMIN0M故选用214（）28S0715643978178TBHFKNV故可按构造配置箍筋，选用双肢箍，28200，。MS20AX143平台板（TB2）计算1431荷载计算平台板按单向板计算，板厚90。恒荷载水磨石面层2/7806521MKN平台板自重9抹灰层241/合计389KN/活荷载214253/KNM总计79PGQ取1M板宽为计算单元，则线荷载为/1432内力计算计算跨度，01506NLBM09270HM跨内弯矩22017391658MPLKNM62210504SCFBH135S210/07/2106SCYAFFM2MIN39BHM选配钢筋8150（AS3352）。144平台梁（TL2）计算1441荷载计算平台梁的计算简图如图92所示。图142平台梁计算简图平台板传荷载17395/2KNM平台梁自重04216/抹灰层10/合计183PGQKNM斜梁传荷载936721442内力计算计算跨度03608NLB158M所以0378LM斜梁传递荷载作用下跨中的弯矩为6712456MKNM均布荷载作用下跨中的弯矩为20838QL梁跨截面弯矩及支座截面剪力分别为4561820MKNM7378514V1443承载力计算平台梁按T形截面进行配筋计算，取H0H3040035365MM翼缘有效宽度按倒L形截面计算FB按梁的跨度考虑/6378/FLM按翼缘宽度考虑02150/29FBS按翼缘高度考虑/9/46FH取63FM首先按第一类T形截面进行计算622101049435SCFMBH026FSH结构确为第一类T形截面，故210/14365/35SCFYABHM2MIN20M故选用316（）2SA073651473514TBHFKNV故可按构造配置箍筋，选用双肢箍，28200，。MS20AX15、基础设计本设计根据任务书的要求采用柱下独立基础。标准值设计截面，设计值计算配筋。独立基础下采用C20素混凝土垫层。151基础顶面内力组合值计算1511外柱基础标准组合框架柱传来1230617398KMKNM65982465N14KV地基梁传来2/1KN3539KN4901MKNM外柱基础的内力标准组合值为723K5168NK9KV基本组合框架柱传来1275MKNM145839KN1058VKN地基梁传来4339801KNM外柱基础的内力基本组合值为34M517N1058VKN1512内柱基础标准组合框架柱传来1054620391KMKNM83985N14KV地基梁传来254329KN3536KN4901MKNM内柱基础的内力标准组合值为6K875NK4KV基本组合框架柱传来12790MKNM1607KN1085VKN地基梁传来3483659901KNM内柱基础的内力基本组合值为37M6104N85VK152外柱独立基础的计算1521初定基础尺寸；选择基底埋深D1500MM015BHM4DH重度计算杂填土316/KN02805H粘土3/M215则基础底面以上土的平均加权重度3120062187/5HKNM035AKBDF270148679P基础底面尺寸251678942940KAGNAMFD考虑偏心作用，将面积增大2040，本设计取13213945AM选用矩形基底10AB取宽长14M24M336满足要求。21522地基承载力验算22314146WBHM作用与基底中心的弯矩，轴力分别为73KMKN5678KNKMAXIN1967582036157234KPKKKNGMAWMAX196KP29614357KN0IN7KN满足要求AXMIN82961422KKAPF基础剖面采用台阶式基础，一阶台阶的高宽比25。二阶台阶的高宽比101523冲切验算（采用基本组合）2514731658/6JNMPKNMAW柱与基础交接处00HM20142TBLBLAAH22145069M17806928LJLFPAKN42TBMAM301045360HPTFKN1284LFKN满足要求。基础变阶处0250HM2014TBLBLAAH22145069M17806928LJLFPAKN12TBMAM304028HPTFKN1284LFKN满足要求。1524基础底面配筋计算（基本组合）314MKNM51471058VMAXIN215769420361534KPKNGMAWKNI8215728MAXII4CCMBL024140251KNI78243MAXINI215769140240409CCPMLBKNMAXINIV2157614241249CCLB基础底板受力钢筋采用HPB235级20/YFNM基础底面长边方向钢筋面积62ISI054210739HYMAFI62I039SYMF选用1210021SA基础底面短边方向钢筋面积62ISI049710499H52YMAMF62IVI0SYF选用8100253SAM153（9）、（10）柱联合基础计算1531初步确定基底尺寸15311选择基础埋深，150DM15312地基承载力特征值深度修正4BD重度计算杂填土316/KNM02805H粘土3/215M则基础底面以上土的平均加权重度3120062187/5HKN03AKBDF270148679P15313基础底面尺寸联合基础中心荷载2687513KNKN先按中心荷载作用计算基础面积213751629640KAGNAMFD但考虑到偏心荷载作用下应力分布不均匀的影响，将计算出的底面面积增大13倍。所以2136708AM选用矩形基础宽长244096M（满足要求）。因为，地基承载力不需要对基础宽度进行修正。B15314地基承载力验算（采用标准组合）2231466WBHM作用于基底中心的弯矩和轴力分别为39KMKN175NMAX2IN178917562015362/459KKGPKNMAW22AX1789/4/AF0MIN_22IAX816753/9614/22APKNMFKNM故承载力满足要求。15315基础剖面尺寸的确定基础剖面采用锥形基础。构造要求每边大于50,边缘高度不宜小于200MM，也不宜大于500MM。所选剖面尺寸如下图152内柱联合基础剖面、平面尺寸15316冲切验算（采用基本组合）土壤净反力计算LF2267104379143/9LLJNMPKNMAW（不包括基础及回填土自重）。柱与基础交接处050H2024199517TBLBLAAM17327LJLFPAKN0419352TBMAM30410591283LHTMFAKN即冲切验算满足要求。1532基础底面配筋计算（按基本组合确定）31790851426MKNM26NVKMAX2IN1891342850961246/54GPKNMAW长边方向218926541625478/0KNM1MAXMAX21965204518927896413GMALPPLAKN选用钢筋C62,0130752SYAMHF。21248SM参考文献1王振东主编钢筋混凝土及砌体结构北