设计内容计算书正文部分

1、摘要本设计为江苏省镇江市小学教学楼。实际工程的建筑层数为五层，建筑场地平面长宽约 70.2m14.7m，建筑高度约 19.8m，底层高为 4.2m，其余层层高均为 3.9 m，室内外高差 0.45m，要求顶层抽柱布置大会议室。根据该建筑的使用功能、房屋高度以及层数、场地条件、结构材料与施工技术难度等因素综合考虑，决定采用框架体系。结构的设计使用年限为 50 年，结构形式为 3 跨框架结构。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为 50年；建筑场地类别为类，地础设计等级为丙级；建筑抗震设防类别为重点设防类（即乙类），抗震设防烈度为 7 度(基本度为 0.15g)，分组为第一组。基础采用柱下基础。本

2、工程根据建筑设计特点、结构设计特点和现有的施工条件施工方案，对基础工程、主体结构工程和施工进行设计，根据工期要求和场地条件编制施工进度计划和设计施工现场平面图。：框架结构顶层抽柱抗震设计基础AbstractThis project is for a primary school building in Zhenjiang City, JiangsuProvince.The actual project has five floors, and the building site is about 70.2mlong and 14.7m wide. On the other hand the h

3、eight of building is about 19.8mincluding the 4.2m high bottom floor and same 3.9m high of the rest, and theheigh difference between indoor and outdoor is 0.45m. Moreover dispelingcolumns in top floor to arrange large meeting rooms has been required.Based on the buildings functions and attempts, the

4、 buildings height and thenumber of floors, site conditions, structural component materials and thedifficulty of construction technology and other factors, it is decided to adopt aframework system. The design life of the structure is 50 years and the structureis 3 cross-frame structures. The safety g

5、rade of the building structure is Grade II;the construction site category is Class I, and the foundation design class is GradeC; the building seismic fortification class is the key fortification class (B), and theearthquake fortification intensity is 7 Degrees. (The basic earthquakeacceleration is 0

6、.15g) and the earthquake group is the first group. The foundationuses an independent foundation under the column.Material supply and general materials can be supplied in a timely companiesas planned. According to the architectural design features, structural designfeatures, existing construction con

7、ditions of the construction program, theprogram would be designed total details of the basic foundation design, the mainstructural engineering and reality work site construction carefully. According toconstruction requirements and site conditions, planing draws of the preparationof the construction

8、schedule and design of the construction site is in order.Keywords: frame structuretop column extractioncolumn seismic designindependent foundation目录1.工程设计已知条件11.1气象资料11.2水文地质资料11.3抗震设防烈度：11.4荷载资料12.荷载计算及计算简图72.1确定计算简图72.2梁柱截面. 72.3材料强度等级82.4荷载计算83.框架内力计算193.1恒载作用下的框架内力193.2活载作用下的框架内力263.3风荷载作用下内力计算4

9、33.4作用下框架的内力计算464.框架内力组合555框架梁柱截面设计656.楼梯结构设计846.1梯段板计算846.2休息平台板计算856.3梯段梁 TL1 计算867.现浇楼面板设计877.1跨中最大弯矩877.2求支座中点最大弯矩887.3单向板区格计算897.4双向板计算908.基础设计958.1荷载计算958.2确定基础底面积968.3地基变形验算988.4基础结构设计1001.工程设计已知条件工程名称：江苏省镇江市某小学教学楼设计根据建筑方案图， 本工程结构为五层钢筋混凝土框架， 建筑面积约70.2m14.7m=1031.942，建筑底层平面图、南立面图、东立面图以及剖面图分别如图

10、 1-1图 1-4 所示，结构标准层平面及剖面简图如图 1-5,所示，其他条件如下：1.1 气象资料(1)基本风压值：0 = 0.4/2(2)基本雪压值：0 = 0.35/21.2 水文地质资料场地条件：本工程位于江苏省镇江市，为小学教学楼。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为 50 年；建筑场地类别为类，地础设计等级为丙级；建筑抗震设防类别为重点设防类（即乙类），分组为第一组。拟建场地地表平整，各土层特征分述如下：层：素填土，灰褐色，主要成分为粉质粘土。该层土场地普遍分布，约0.5m 厚；层：粉质粘土，褐色、褐黄色。该层土场地普遍分布，约 5.2m 厚；层：粉质粘土，棕黄色，坚硬。该层土本

11、次钻探未钻穿。1.3 抗震设防烈度：7 度（基本度为 0.15g）1.4 荷载资料(1) 教学楼楼面活荷载，查建筑结构荷载规范GB50092012，确定教师楼面活荷载标准值为2.5kN/2，教学楼走廊、楼梯楼面活荷载标准值为3.5kN/2。(2) 不上人屋面：活荷载标准值为0.5kN/2。(3) 屋面构造：保护层：20mm 厚 1:2.5 或 M15 水泥砂浆，表面抹平压光，并设分隔缝，分隔面积为12。防水层：1.2mm 厚层：200g/2聚酯无纺布。高防水卷材两道。找平层：20mm 厚 1:2.5 水泥砂浆。保温层：75mm 厚挤塑板。找坡层：膨胀珍珠岩，坡度宜为 3% ，最薄处不得小于 3

12、0mm。(4) 楼面构造：水泥楼面：10mm 厚 1:2 水泥砂浆面层压实抹光、15mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12mm 厚纸筋石灰粉平顶。(5) 围护墙：围护墙采用 200mm 厚混凝土空心小砌块（重度2.36kN/2），M5 混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度3.6kN/2），每开间采用通长钢窗。本工程采用全现浇框架结构，单向板以及双向板的跨度超过经济跨度不多，同时考虑使用要求，在楼面不设置次梁。图 1-3 东立面图图 1-1 底层平面图图 1-2 南立面图（1:100）图 1-4 剖面图2. 荷载计算及计算简图2.1 确定计算简图本工程横向框架计算单元取图 1-5

13、中斜线部分所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查建筑抗震设计规范GB500112010 可判断该场地为类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质黏土层上，基底标高为设计相对标高-1.5m。柱子的高度底层为：h1 = 4.2 + 1.5 0.5 = 5.20m（初步假设基础高度 0.5m），二至五层柱高为h2h5 = 3.9m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取两柱中心线至中心的间距离，三跨的计算跨度分别为：l=6000mm、2700mm、6000mm。计算简图如图 2-1 所示。图 2-1 计算简图2.2 梁柱截

14、面（1）框架柱：均为 500mm500mm（2）梁：横向框架梁 AB 跨、CD 跨：250mm600mm，BC 跨：200mm400mm。纵向框架梁：300mm700mm，次梁：200mm500mm。（3）板厚：AB、CD 跨板厚取 120mm；BC 跨板厚取 100mm。2.3 材料强度等级梁柱混凝土均采用 C40 级；板及楼梯混凝土采用C30级；受力钢筋采用HRB400 钢筋，箍筋采用 HPB300 钢筋。2.4 荷载计算以轴线横向框架为计算分析对象：1.屋面横梁竖向线荷载标准值图 2-2荷载计算简图（a）荷载作用下结构计算简图；（b）活载作用下结构计算简图2.4.1 屋面荷载标准值0.0

15、3525=0.875kN/20.4 kN/2 0.0220=0.4 kN/20.1225=3 kN/2（01025=2.5 kN/2） 0.01216=0.192 kN/235mm 厚隔热板防水层20mm 厚 1:2.5 水泥砂浆找平层120（100）mm 厚混凝土现浇板12 厚纸筋石灰粉平顶4.87 kN/2（4.37 kN/2）屋面荷载标准值a = 1350 = 0.45中跨 BC 双向板：3000梯形荷载：= (1 22 + 3) = 3.0/252三角形荷载：=P = 2.73kN/8BC 跨主次梁荷载：边跨 AB、CD 主梁均布荷载： 纵向框架梁：2.71.352.732.7=3.6

16、86 kN/m4.873=14.6 kN/m (1.5+4.2)1.35234.2=2.748kN/m0.6m 女儿墙重女儿墙内外粉刷0.692.36=12.74kN0.620.02917=3.67kN16.4kN小计边跨 AB、CD 横向框架梁自重AB、CD 横向框架梁内外粉刷小计0.60.2525=3.75kN/m0.620.02917=3.67kN/m4.08kN/m中跨 BC 横向框架梁自重BC 横向框架梁内外粉刷小计0.40.225=2.00kN/m(0.4-0.12)0.02217=0.19kN/m2.19kN/m次梁自重0.500.2025=2.50kN/m(0.15-0.12)

17、0.02217=0.19kN/m次梁内外粉刷小计2.76kN/m纵向框架梁自重0.30.725=5.25kN/m(0.7-0.12)0.02217=0.39kN/m纵向框架梁内外粉刷小计5.64kN/m屋面恒载：G51（G54）女儿墙传来16.41kN5.648=45.15kN21/22.753+4.87331/22=52.08kN纵向梁自重次梁传来小计113.64kNG52（G53）纵向梁传来5.648+2.758=67.13kN2.753+14.613+2.73.69=62.04kN次梁传来小计129.17kNg51（g53）4.08+14.61=18.69kN/m2.19+4.372.7

18、=13.99kN/mg522.4.2 楼面横梁竖向线荷载标准值0.02520=0.50 kN/m20.1225=3 kN/m2（0.1025=2.5 kN/m2 ）0.01216=0.19 kN/m225mm 厚水泥砂浆面层120（100）mm 厚钢筋混凝土现浇板12 厚板底粉刷3.692 (3.192 ) kN/m24.076kN/m楼面荷载标准值边跨 AB、CD 横向框架梁自重（+粉刷） 中跨 BC 横向框架梁自重（+粉刷）次梁自重（+粉刷）2.190kN/m2.758kN/mAB、CD 跨填充墙自重（内墙）AB、CD 跨填充墙内侧粉刷小计0.2(3.9-0.6)20=13.2kN/m(3

19、.9-0.6)0.02217=2.24kN/m15.44kN/mA、D 轴外墙自重外墙内侧粉刷8(3.9-0.7)-2.11.8380.220=7.13kN/m 8(3.9-0.7)-2.11.8380.02217=1.21kN/m0.452.11.838=0.64kN/m钢窗自重小计8.98kN/mBC 跨填充墙自重(+粉刷)(3.9-0.4)20+(3.9-0.4)0.02217=16.38kN/mB、C 轴线墙自重8(3.9-0.7)-0.92.1-2.11.8280.220=8.07kN/m门窗自重0.52.10.98+0.452.11.828=0.54kN/m8(3.9-0.7)-0

20、.92.1-2.11.8280.02217=1.37kN/m墙体粉刷小计9.99kN/m柱自重0.50.53.825=23.75kN由板荷载传递示意图可知，次梁接受的是三角形荷载，楼面荷载为 3.192 kN/m2，等效转化为均布荷载。梯形荷载：= (1 22 + 3) = 2.19/252三角形荷载：=P = 2.00kN/8中跨 BC 主（次）梁均布边跨 AB、CD 主（次）梁均布纵向框架梁2.71.3522.7=2.69kN/m3.6923=11.08kN/m (1.5+4.2)1.352=1.83kN/mGi1（Gi4） 外墙自重钢窗重7.1380.7=39.92kN80.54=4.3

21、4kN柱自重23.75kN5.648+2.753+11.083=86.61kN纵向梁传来小计154.62kNGi2（Gi3） 内墙自重门窗重8.0780.7=45.19kN80.54=4.3kN23.75kN柱自重纵向梁传 5.648+2.753+311.08+1.8382.69=125.99kN小计199.25kNgi1(gi3)主梁自重楼面荷载4.08kN/m11.08kN/m小计15.15kN/m主梁自重gi22.19kN/m楼面荷载8.07kN/m小计10.26kN/m2.4.3 活荷载作用下的内力计算：据建筑结构荷载规范，活载不予折减，按简支传递采用满布。不上人屋面活荷载为 0.5k

22、N/2，屋面活载与雪载不同时考虑，取两者间较大值：屋面活载 0.5 kN/2。过道为 3.5 kN/2，楼面活荷载为 2.5 kN/2。（1）屋面荷载边跨 AB、CD 主次梁均布荷载中跨BC 主次梁荷载纵向框架梁0.53=1.5kN/m2.71.350.312.7=0.42kN/m (1.5+4.2)1.3520.344.2=0.31kN/m活载编号Q51（Q54） Q53（Q53）q51（q53）1.56=9.0kN0.318+1.56+2.70.42=12.65kN1.5kN/mq521.35kN/m（2）标准层楼面荷载边跨 AB、CD 主次梁均布荷载中跨BC 主次梁荷载纵向框架梁2.53

23、=7.5kN/m2.71.352.192.7=2.95kN/m (1.5+4.2)1.3522.404.2=2.20kN/m活载编号Qi1（Qi4）Qi3（Qi3） qi1（qi3）7.56=45.0kN2.208+7.56+2.72.95=70.56kN7.5kN/mqi29.45kN/m2.4.4 风荷载已知基本风压0 = 0.40/2，地面粗糙度属于 C 类，按荷载规范 =0。风载体型系数：迎风面为 0.8；背风面为-0.5，因结构高度 H=20.4m 1.4 = 1.4 0.25 = 0.35，故需考虑框架顶部附加集中力作用。 = 0.081 + 0.07 = 0.116作用标准值为：

24、框架横向水平结构底部： = 1 = 0.056 50684.47 = 2838.33各楼层的作用和剪力标准值由下表 2-5 计算列出。表 2-5 各楼层作用和剪力标准值计算表层()() = + (顶层) = (1 )(其他层) 楼层剪力 ()520.257934.88160681.32652.92+329.24982.16416.3511014.00180078.90731.741713.90层() (kN) (kN/mm) = / (层间相对位移）总位移57934.887934.88487.8916.26312.48411014.0018948.88502.5037.71296.223110

25、37.8529986.73502.5059.67258.51211037.8541024.58502.5081.64198.8419659.8950684.47432.45117.20117.20 = 617473.5 = = 0.116 2838.33 = 329.24图 2-4 横向框架上的作用本工程计算多遇作用下横向框架的层间弹性侧移，见表 2-6。对于钢筋混凝土框架0取 1/550。表 2-6 层间弹性侧移验算层次h(m) () (/) = () ()53.9982.16487.892.017.0943.91713.90502.503.417.0933.92272.30502.504.

26、527.0923.92655.78502.505.287.0914.652838.30432.456.568.45312.4511037.85137421.23558.402272.3028.5511037.8594373.60383.482655.7814.659659.8944918.49182.522838.30通过以上计算结果看出，各层层间弹性侧移均满足规范要求，即 。3. 框架内力计算3.1 恒载作用下的框架内力1.弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本工程横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图 3-1 所示。节点 A1: 10 = 4

27、10 = 4 0.996 = 3.98411 = 411 = 4 1.333 = 5.33212 = 412 = 4 1.187 = 4.748（相对线刚度见表 2-3） = 4(0.996 + 1.333 + 1.187) = 14.064= 10 =3.984= 0.28410 14.064= 11 =5.322= 0.37811 14.064= 12 =4.748= 0.33812 14.064节点 B1: 11 = 11 = 2 0.705 = 1.410 = 4(0.996 + 1.333 + 1.187) + 2 0.705 = 15.474= 11 = 1.3334 = 0.34

28、511 15.474= 12 = 0.9964 = 0.25712 15.474= 11 = 0.7054 = 0.09111 15.474= 10 = 1.1874 = 0.30710 15.4741.1874节点 A2:= = 0.3202123(1.187+1.333+1.187)41.3334= 0.36022(1.187+1.333+1.187)41.3334节点 B2:= 0.32822(1.333+1.1872)4+20.7051.1874= = 0.2922321(1.187+1.333+1.187)4+20.7050.7052= 0.08722(1.187+1.333+1.1

29、87)4+20.7051.3334节点 A5:= 0.52955(1.333+1.187)41.1874= 0.47154(1.333+1.187)41.3334节点 B5:= 0.464550.7052+(1.187+1.333)41.1874= 0.413540.7052+(1.187+1.333)40.7052= 0.123550.7052+(1.187+1.333)4节点 A4、B4 以及节点 A3、B3 与相应 A2、B2 相同。2杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针方向为正。(1）横梁固端弯矩1）顶层横梁自重作用:1= = 2 = 12.24 5555121

30、255 = 3 = 1.33 1= 0.67 55552板传来的荷载作用:1= = 2 = 43.83 555512= 51 2 = 4.48 55961= 2 = 2.69 55322）二至五层横梁自重作用:1= = 2 = 12.24 1111121211 = 3 = 1.33 1= 0.67 11112板传来的荷载作用:1= = 2 = 33.24 111112= 51 2 = 3.27 11961= 2 = 1.96 1132(2) 纵梁引起柱端附加弯矩由于本工程边框架梁与中框架梁并无偏移，各层外纵梁与中纵梁无柱端附加弯矩，即皆为 0。3节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节

31、点的各杆件（不包括纵向框架梁）在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正。节点 A5 的不平衡弯矩:55 = 12.24 43.83 = 56.07 节点 B5 的不平衡弯矩:55 + 55 = 56.07 1.33 4.48 = 50.26 节点 A1 的不平衡弯矩:11 = 12.24 33.24 = 45.48 节点 B1 的不平衡弯矩:11 + 11 = 45.48 1.33 3.27 = 40.88 节点 A2、A3、A4 及节点 B2、B3、B4 与相应 A1、B1 相同。图3-1 横向框架承

32、担的荷载及节点不平衡弯矩（a）荷载；（b）荷载产生的节点不平衡弯矩4.内力计算根据对称性原则，只计算 AB、BC 跨即可。进行弯矩分配时，应将借点不平衡弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数 C（近端弯矩与远端弯矩的比值）确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关。恒载弯矩分配过程见图 3-2，恒载作用下弯矩见图 3-3，梁剪力、柱轴力见图 3-4。根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表 3-1表 3-4。三跨对称框架的恒载弯矩分配表

33、上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁A550.26D55层杆件编号A5A4A5B5B5A5B5B4B5D5分配系数0.4710.5290.4640.4150.123固端弯矩-56.0756.07-5.81-0.67附加弯矩0分配过程26.4129.6614.83-5.975.07-13.72-27.43-24.54-7.277.274.074.572.291.749-1.87-1.67-0.500.50分配结果35.55-35.5543.88-30.43-13.587.10A440.88D44层杆件编号A4A5A4A3A4B4B4A4B4B5B4B3B4D4分配系数0.320.320.360.3280.2920.2920.087固端弯矩-4