框架教学楼毕业设计计算书安徽理工大学

PAGE7目录HYPERLINK\l"_Toc321378962"目录1HYPERLINK\l"_Toc321378963"前言-6-HYPERLINK\l"_Toc321378964"摘要-7-HYPERLINK\l"_Toc321378965"Abstract-8-HYPERLINK\l"_Toc321378966"第一部分设计任务书-9-HYPERLINK\l"_Toc321378967"1设计题目-9-HYPERLINK\l"_Toc321378968"2设计目的及要求-9-HYPERLINK\l"_Toc321378969"3建筑功能及要求-9-HYPERLINK\l"_Toc321378970"3.1建筑功能要求-9-HYPERLINK\l"_Toc321378971"3.2建筑等级-9-HYPERLINK\l"_Toc321378972"3.3规划及其他要求-9-HYPERLINK\l"_Toc321378973"3.4结构类型-9-HYPERLINK\l"_Toc321378974"4建筑基本技术条件及设计要求-10-HYPERLINK\l"_Toc321378975"4.1建筑基本技术条件-10-HYPERLINK\l"_Toc321378976"4.2工程地质条件-10-HYPERLINK\l"_Toc321378977"5设计内容图纸及归档要求-10-HYPERLINK\l"_Toc321378978"5.1建筑部分-10-HYPERLINK\l"_Toc321378979"5.2结构部分-10-HYPERLINK\l"_Toc321378980"5.3图面要求-10-HYPERLINK\l"_Toc321378981"5.4归档书写要求-11-HYPERLINK\l"_Toc321378982"第二部分建筑设计说明-12-HYPERLINK\l"_Toc321378983"6建筑平面设计-12-HYPERLINK\l"_Toc321378984"6.1教学区的布置-12-HYPERLINK\l"_Toc321378985"6.1.1教室功能说明-12-HYPERLINK\l"_Toc321378986"6.1.2房间的门窗-13-HYPERLINK\l"_Toc321378987"6.2辅助使用房间-13-HYPERLINK\l"_Toc321378988"6.2.1卫生间-13-HYPERLINK\l"_Toc321378989"6.2.2教师办公室、休息室-13-HYPERLINK\l"_Toc321378990"6.3交通联系部分-13-HYPERLINK\l"_Toc321378991"6.3.1楼梯-13-HYPERLINK\l"_Toc321378992"6.3.2走道-13-HYPERLINK\l"_Toc321378993"6.3.3出入口及门厅-13-HYPERLINK\l"_Toc321378994"7建筑空间和立面设计-14-HYPERLINK\l"_Toc321378995"7.1层数层高-14-HYPERLINK\l"_Toc321378996"7.2建筑立面设计-14-HYPERLINK\l"_Toc321378997"第三部分结构设计计算-15-HYPERLINK\l"_Toc321378998"8工程概况-15-HYPERLINK\l"_Toc321378999"8.1工程简介-15-HYPERLINK\l"_Toc321379000"8.2课题条件要求-15-HYPERLINK\l"_Toc321379001"8.3设计的基本内容-15-HYPERLINK\l"_Toc321379002"8.4设计资料-15-HYPERLINK\l"_Toc321379003"8.4.1气象条件-15-HYPERLINK\l"_Toc321379004"8.4.2抗震设防-15-HYPERLINK\l"_Toc321379005"8.4.3地基土承载力-16-HYPERLINK\l"_Toc321379006"8.4.4其它条件-16-HYPERLINK\l"_Toc321379007"9结构类型-16-HYPERLINK\l"_Toc321379008"10框架结构的一般性设计与计算-16-HYPERLINK\l"_Toc321379009"10.1梁柱截面，梁跨度及柱高确定-16-HYPERLINK\l"_Toc321379010"10.1.1梁截面尺寸的初步确定-16-HYPERLINK\l"_Toc321379011"10.1.2柱截面尺寸的初步确定-17-HYPERLINK\l"_Toc321379012"10.1.3板的截面尺寸初步估计-18-HYPERLINK\l"_Toc321379013"10.1.4梁的计算跨度-18-HYPERLINK\l"_Toc321379014"10.1.5柱的高度-18-HYPERLINK\l"_Toc321379015"10.2重力荷载的计算-18-HYPERLINK\l"_Toc321379016"10.2.1屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值-18-HYPERLINK\l"_Toc321379017"10.2.2屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值-19-HYPERLINK\l"_Toc321379018"10.2.3梁柱的自重-20-HYPERLINK\l"_Toc321379019"10.2.4墙体的自重-20-HYPERLINK\l"_Toc321379020"10.2.5门窗的自重-21-HYPERLINK\l"_Toc321379021"10.2.6各层的荷载的组合-22-HYPERLINK\l"_Toc321379022"11水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算-22-HYPERLINK\l"_Toc321379023"11.1横梁的线刚度-22-HYPERLINK\l"_Toc321379024"11.2横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值-23-HYPERLINK\l"_Toc321379025"11.2.1横向框架柱的线刚度-23-HYPERLINK\l"_Toc321379026"11.2.2横向框架柱的侧移刚度D值-23-HYPERLINK\l"_Toc321379027"11.3横向框架自震周期-24-HYPERLINK\l"_Toc321379028"11.4横向框架水平地震作用及楼层地震剪力-24-HYPERLINK\l"_Toc321379029"11.5横向框架水平地震作用位移验算-25-HYPERLINK\l"_Toc321379030"11.6水平地震作用横向框架的内力分析-26-HYPERLINK\l"_Toc321379031"11.6.1横向框架柱端弯矩及剪力-26-HYPERLINK\l"_Toc321379032"11.6.1横向框架梁端弯矩及剪力-27-HYPERLINK\l"_Toc321379033"12横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算-29-HYPERLINK\l"_Toc321379034"12.1风荷载标准值的计算-29-HYPERLINK\l"_Toc321379035"12.1.1风荷载标准值-29-HYPERLINK\l"_Toc321379036"12.1.1风荷载作用下的水平位移验算-30-HYPERLINK\l"_Toc321379037"13竖向荷载作用下横向框架的内力计算-32-HYPERLINK\l"_Toc321379038"13.1计算单元-32-HYPERLINK\l"_Toc321379039"13.2荷载计算-33-HYPERLINK\l"_Toc321379040"13.2.1恒载的计算-33-HYPERLINK\l"_Toc321379041"13.2.2活载的计算-34-HYPERLINK\l"_Toc321379042"13.3恒载作用下内力计算-36-HYPERLINK\l"_Toc321379043"13.3.1计算分配系数-36-HYPERLINK\l"_Toc321379044"13.3.2框架弯矩二次分配及弯矩图-38-HYPERLINK\l"_Toc321379045"13.3.3梁端剪力和轴力-39-HYPERLINK\l"_Toc321379046"13.4活载作用下内力计算-41-HYPERLINK\l"_Toc321379047"13.4．1框架弯矩二次分配及弯矩图-42-HYPERLINK\l"_Toc321379048"13.4.2梁端剪力和轴力-43-HYPERLINK\l"_Toc321379049"14内力组合-46-HYPERLINK\l"_Toc321379050"14.1承载力抗震调整系数-46-HYPERLINK\l"_Toc321379051"14.2框架梁内力组合-46-HYPERLINK\l"_Toc321379052"14.2.1作用效应组合-46-HYPERLINK\l"_Toc321379053"14.2.1计算跨间弯矩-46-HYPERLINK\l"_Toc321379054"14.3框架柱内力组合-50-HYPERLINK\l"_Toc321379055"15截面设计-53-HYPERLINK\l"_Toc321379056"15.1截面设计及构造措施-53-HYPERLINK\l"_Toc321379057"15.2承载力抗震系数-53-HYPERLINK\l"_Toc321379058"15.2横向框架梁截面设计-53-HYPERLINK\l"_Toc321379059"15.2.1梁正截面截面设计-53-HYPERLINK\l"_Toc321379060"15.2.1梁斜截面截面设计-58-HYPERLINK\l"_Toc321379061"15.2横向框架柱截面设计-64-HYPERLINK\l"_Toc321379062"15.2.1柱的轴压比验算-64-HYPERLINK\l"_Toc321379063"15.2.2柱正截面承载力计算-65-HYPERLINK\l"_Toc321379064"15.2.2柱斜截面承载力计算-68-HYPERLINK\l"_Toc321379065"15.3节点设计-69-HYPERLINK\l"_Toc321379066"16基础设计-70-HYPERLINK\l"_Toc321379067"16.1基础设计-70-HYPERLINK\l"_Toc321379068"16.2基础底面积计算-70-HYPERLINK\l"_Toc321379069"16.3承载力验算-71-HYPERLINK\l"_Toc321379070"16.4抗冲切验算-71-HYPERLINK\l"_Toc321379071"16.5内力及配筋-72-HYPERLINK\l"_Toc321379072"17板的设计及配筋-74-HYPERLINK\l"_Toc321379073"17.1设计荷载-74-HYPERLINK\l"_Toc321379074"17.2四边支承板的内力及截面配筋计算-74-HYPERLINK\l"_Toc321379075"17.2.1区格A（双向板）-74-HYPERLINK\l"_Toc321379076"17.2.2区格B（双向板）-75-HYPERLINK\l"_Toc321379077"17.2.2截面设计-75-HYPERLINK\l"_Toc321379078"18楼梯设计-76-HYPERLINK\l"_Toc321379079"18.1楼梯段板设计-76-HYPERLINK\l"_Toc321379080"18.1.1板厚确定-76-HYPERLINK\l"_Toc321379081"18.1.2荷载计算-77-HYPERLINK\l"_Toc321379082"18.1.3内力计算-78-HYPERLINK\l"_Toc321379083"18.1.4配筋计算-78-HYPERLINK\l"_Toc321379084"18.2平台板计算-78-HYPERLINK\l"_Toc321379085"18.2.1平台板-78-HYPERLINK\l"_Toc321379086"18.2.2内力计算-79-HYPERLINK\l"_Toc321379087"18.2.3截面承载力计算-79-HYPERLINK\l"_Toc321379088"18.3平台梁计算-79-HYPERLINK\l"_Toc321379089"18.3.1荷载计算-79-HYPERLINK\l"_Toc321379090"18.3.2内力计算-80-HYPERLINK\l"_Toc321379091"18.3.3承载力计算-80-HYPERLINK\l"_Toc321379092"结语-82-HYPERLINK\l"_Toc321379093"参考文献-83-HYPERLINK\l"_Toc321379094"〔12〕慎铁刚，《建筑师结构学》，天津大学出版社，2000年4月第一版-8342-前言三个半月紧张忙碌且充实的毕业设计转眼间即将过去了。经过四年大学的学习和实践，我迎来了毕业设计的考验。我的毕业设计的题目是：淮南市二十四班中学教学楼设计，是四层框架结构的教学楼。在此我想说的是这次毕业设计得到了很多老师和同学的指点和帮助。通过这次毕业设计对我来说是个很大的提高，尤其是对结构专业课程的一次回顾、总结与提高。学习的目的是为了有所用，它是将知识转化成实践和能力的一个过程，而毕业设计正是如此。因此对我们尤其重要，它不仅仅是简单的知识累加，而是将已往所学知识的综合运用。通过这次毕业设计发现自己在以前的学习中有很多的不足，同时怎样将所学的知识灵活运用也是值得深思的一个问题。所以，这次毕业设计对我个人来说也是一个很好的深化认知的过程。在设计过程中让我们对房屋建筑学、结构力学、材料力学、土力学与地基基础、工程材料、钢筋混凝土结构、高层建筑结构、抗震结构等专业课程有了更深入的了解。本次毕业设计是在我的指导老师刘吉敏老师的悉心指导下完成的。从课题的选择到设计的最终完成，老师都给予我很多的帮助。每次有问题时，刘老师都会耐心认真的解答。在这个毕业设计中，同样感谢我的同学们，在困难时候是他们给了我很多帮助和支持。在设计即将完成之际，我的心情无法平静，因为还有很多可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，而我却无法一一罗列在此!在这里请所有帮助和支持过我的人接受我最诚挚的谢意!框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正！二零零八年六月十日摘要该计算书主要包括八个部分：结构选型、水平力作用下的框架结构计算、竖向荷载作用下的内力计算、横向框架内力组合、截面尺寸设计、板的设计、基础设计、楼梯设计。设计主体是四层框架结构，选择一榀框架计算。框架结构的计算部分包括：梁板柱尺寸的初步确定，重力荷载标准值的计算，横向框架侧移刚度的计算，水平地震力作用下的内力计算和侧移计算,水平风荷载作用下的侧移验算，(风荷载作用在内力组合时不与考虑)。竖向荷载作用下的框架内力计算，主要包括恒荷载和活荷载作用下的内力计算。内力组合主要是水平地震作用、恒荷载作用、活荷载作用之间的组合。截面设计包括梁的截面设计和柱的界面设计，梁的界面设计包括正截面验算和斜截面验算，柱的截面设计包括轴压比的验算和正截面验算和斜截面验算和结点设计。板的设计采用的是双向板。基础设计包括荷载计算，基础承载力计算，冲剪验算，基础配筋计算。楼梯设计包括梯段设计、平台梁设计、平台板设计、楼梯的配筋计算。关键词：框架结构、基础、梁、柱、板、楼梯AbstractThebookmainlyincludingeightparts:theselectionofthestructure,thecalculationofframeworkstructureunderthehorizontalloads,theinternalforcescalculationundertheverticalloads,theinternalforcescompositionofhorizontalframework,thedesignofsectionsize,thedesignofplate,thedesignofbasis,thedesignofstaircase.Theobjectofdesignisfour-storyframestructure.Chooseoneloadoftheframeworkstocalculate.Thecalculationofframeworkstructureincluding:Theinitialassuranceforthesizeofthebeam,theplateandthecolumn;Thecalculationofthestandardvaluesofgravityload;Theswaystiffnesscalculationofthehorizontalframework;theinternalforcescalculationandthecheckingofswayunderthehorizontalearthquakeforces;thecheckingofswayunderthehorizontalloadofwind.(Windloadisoutofconsiderationwhentheinternalforcescomposition)Theinternalforcescompositionofhorizontalframeworkmailyincluding:thecalculationundertheliveloadandtheconstantload.Theinternalforcescompositionmainlyisthecompositionofhorizontalearthquakeforces,constantloadandliveload.Thesectiondesignincluding:thedesignofthebeam,column.thedesignofbeamincluding:thecheckingofpositivesectionandobliquesection.Thedesignofcolumnincluding:thecheckingofaxialcompressionratioandthepositivesectionandtheobliquesection,thedesignofnode.Whendesigntheplateconsidersit’stwo-wayplate.Basisdesignincluding:thecalculationofcarryingcapacity,punchingandreinforcement.Thedesignofstaircaseincluding:thedesignofbench,thebeamofplatform,theplateofplatformandcalculationofreinforcementofstaircase.Keywords:Frameworkstructure、Basis、Beam、ColumnPlate、Staircase第一部分设计任务书1设计题目设计题目：《框架教学楼》设计目的和要求。2设计目的及要求设计目的：通过本毕业设计，培养综合运用所学的基础理论和专业知识分析和解决土木建筑工程设计问题的能力，同时也培养理论联系实际及动手能力，养成严、求实、创新的科学作风及调查研究、查阅资料、综合分析的能力，为具有土木工程技术人员所必备的基本素质打下坚实的基础。具体要求：坚持“适用、安全、经济、美观”的设计原则。掌握与本设计有关的设计规范及有关规定，并会正确应用。要求建筑设计部分设计方案合理、适用、美观。结构部分合理选择结构形式，掌握框架结构的计算方法及结构要求。培养绘制施工图的能力，图纸不仅达到数量要求，而且要确保质量。建筑功能及要求。3建筑功能及要要求拟建本教学楼为永永久性建筑，建建筑层数5～6层，总建筑筑面积约为66000。3.1建筑功能能要求指导思想：坚持以以人为本，在在功能和结构构上要分区合合理，必须依依据教学楼规规模、类型、等等级标准，根根据学校基地地环境条件及及功能要求，进进行平面组合合、空间设计计。在整个设设计中，突出出校园文化的的人文特色，体体现均质、优优美、共享、有有序的建筑特特点。建筑规模：本教学学楼教室数量量在20～40间左右。布局描述：每层楼楼都设有教师师休息室，并并设有男女卫卫生间。3.2建筑等级级耐久性II级，耐耐火等级2级3.3规划及其其他要求要求立面处理简洁洁大方，突出出校园文化的人人文特色，体体现均质、优优美、有序的的建筑特点，符符合城市总体体规划要求。3.4结构类型型结构型式：框架结结构4建筑基本技术术条件及设计计要求4.1建筑基本本技术条件本次设计的任务是是在淮南市的的一所学校,,名称是育英英中学。建筑地点：安徽省省淮南市建筑规模：建筑面积：45000～5500层数：4～5层建筑：要求教室数数在24左右。气象条件主导风向：西南风风，全年平均均风速为4..5m/s，最大风速速为18m/s，基本风压压为0.4kppa。全年平均降雨量：：818.99mm。最热月相对湿度：：80%。雪荷载：基本雪压压0.45(水平投影)。风荷载：基本风压压0.35((10m标高处)。4.2工程地质质条件场地类别为Ⅱ类场场地5设计内容图纸纸及归档要求求5.1建筑部分分按照：建施1、建建施2……排序，设计计的建筑施工工图有：总平面图 1:5500建筑平面图（包括括首层、标准准层、顶层） 1:100顶层排水平面图 1:2000/1:3000立面图（2~4个个） 1:1000剖面图（通过门窗窗或较复杂部部位剖切） 1:1000/1:500楼梯间详图 1::50/1::20/1::10设计说明书（材料料做法表、门门窗数量表）5.2结构部分分按照：结施1、结结施2……排序，设计计的结构施工工图有：基础平面、剖面图图平面结构布置图（2~4张）梁板模板图局部大样图5.3图面要求求图纸可用计算机绘绘制，也要有有手工绘制。布局匀称、图面整整洁、线条圆圆滑、符号正正确、符合《建建筑制图标准准》、尺寸完完善。计算正确、说明清清楚、词语简简练、用词恰恰当、字迹工工整。5.4归档书写写要求正面：学校全称，毕毕业设计题目目、结构形式式、班级、姓姓名、完成时时间。背面：目录，要求求按建筑设计计、结构设计计、施工设计计三部分将说说明书、计算算书、图纸一一一写明。计算书：一律用AA4纸排版打印印，页边距上上2.8cmm下2.5cmm左2.5cmm右2.5cmm；论文正文文用小四号宋宋体字，章及及章标题用小小三号黑体，节节及节标题用用黑体，字号号与正文相同同，图表号及及标题用五号号宋体，。页页眉：宋体、四四号，居中排排列；页眉内内容为：“安徽理工大大学毕业设计计（论文）“；页脚：宋宋体、五号，居居中排列，页页脚内容为页页码。第二部分建筑设计说明教学楼设计在一个相当长的时时期里，人们们多把教学楼楼设计的着眼眼点放在“教学”字上，旨在在如何满足“教学”这一基本需需求上考虑问问题。于是，为为数众多的教教学楼模式单单一，空间乏乏味，很难与与城市总体规规划目标相适适应。教学楼楼不仅是学生上上课学习的场场所，也是学学生开心活动动的首选问题题。如何把教教学楼的建筑筑功能分区合合理，以人为为本，与自然然和谐相称是是教学楼建筑设设计中十分重重要的一方面面。教学楼设计方方案的选择，体体现了建筑环环境和人文环环境相适应的的设计理念。6建筑平面设计6.1教学区的的布置教学区的建筑平面面图布置见图6.1所示。图6-1建筑平面图6.1.1教室功功能说明教学楼的教室是教教学楼建筑中中的主要部分分，课桌椅的的排距要求：：中学不宜小小于900mmm，纵向走走道宽度均不不应小于5550mm。前前排边座的学学生与黑板远远端形成的水水平视角不应应小于300。教室第一一排课桌前沿沿与黑板的水水平距离不宜宜小于20000毫米；教室最最后一排课桌桌后前沿与黑黑板的水平距距离中学不宜宜大于85000mm。教教室后部应设设置不小于6600mm的的横向走道。6.1.2房间的的门窗窗的大小根据建筑筑规模要求的的采光等级和和通风条件确确定，并考虑虑美观、节能能、开间尺寸寸、层高等因因素，标准层层采用18000mm×2100mmm的塑钢玻玻璃窗，窗台台距地面9000mm,满足休息的的要求。房间间门采用木门门内开，设计计宽度9000mm，门高高2100mmm，门的数数量和尺寸满满足房间用途途、房间大小小、安全疏散散等设计要求求。6.2辅助使用用房间6.2.1卫生间间教学楼每层应设厕厕所，教职工工厕所应于学学生厕所分设设，当学校运运动场中心距距教学楼内最最近厕所超过过90米时，可设外外厕所，其面面积宜按学生生总人数的百百分之十五。教教学楼的厕所所的位置，应应便于使用和和不影响环境境卫生。在厕厕所入口处宜宜设前室或设设遮蔽措施。厕厕所内均应设设水池地漏，教教学楼内厕所所应按每90人应设一个个洗手盆计算算。6.2.2教师办办公室、休息息室教师办公室的平面面布置宜有利利于备课及教教学活动，教教学楼中宜每每层或隔层设设置教师休息息室，教师休休息室和办公公室宜设洗手手盆、挂衣钩钩、电源插座座等。6.3交通联系系部分6.3.1楼梯教学楼的楼梯不得得采用螺形或或扇步踏步。每每段赌东道楼楼梯的踏步不不得多于18级，并不应应少于3级。梯段与与梯段之间，不不应设置遮挡挡视线的隔墙墙。楼梯坡度度不应大于300楼梯梯段的竟宽度度不大于3000时宜设中间间扶手。楼梯梯井的宽度不不应大于2000mm当超超过200mmm时必须采采取安全防护护措施。内楼楼梯栏杆（或或栏板）的高高度不应小于于900mmm。室外楼梯梯栏杆及水平平栏杆（或栏栏板）的高度度不应小于11100mmm。6.3.2走道走廊起到连接水平平方向各个分分区的交通联联系作用，考考虑到建筑物物的耐火等级级、层数及走走廊通行人数数等因素。教教学用房：内内走廊不应小小于2100。行政及教教师办公用房房不应小于11500mmm。走道高差差变化处必须须设置台阶时时，应设于明明显及有天然然采光处，踏踏步不应少于于三级，并不不得采用扇形形踏步。外栏栏杆（或栏板板）的高度，不不应地于11100mm。栏栏杆不应采用用易于攀登的的花格。6.3.3出入口口及门厅因室外地平标高设设计为，故楼楼梯间出入口口处设四步台台阶，悬挑雨雨篷。在主要要出入口处设设计门厅，下下设四级台阶阶和车行坡道道。主要门厅厅要满足交通通和防火，宽宽敞明亮便于于交通，满足足安全要求。安全出口的门洞宽度不应小于900mm合班教室的门洞宽度不小于1500mm。7建筑空间和立立面设计7.1层数层高高根据教学楼的建筑筑规模，建筑筑设计成地上上一区（2层）办公综综合区，二区区（5层）教学区区，三区为交交通联系部分分。内走廊采采用3，底层层高高采用3.99m其它层高高为3.6mm，室内外高高差0.6mm。建筑立面设设计，本建筑筑除了在功能能上满足教学学的要求外，立立面造型也给给人一种视觉觉上的美感，其其格调简洁清清新，典雅大大方。设计方案中，窗均均为灰白塑钢钢玻璃窗。窗窗间墙外贴浅浅蓝色饰砖，与与海洋颜色相相称。其他部部位采用浅蓝蓝色外墙涂料料粉刷，和周周围公共建筑筑环境融为一一体。7.2建筑立面面设计本建筑除了在功能能上满足学生生的使用要求求外，立面造造型也给人一一种视觉上的的美感，其格格调简洁清新新，典雅大方方，符合整个个城市格调。设计方案中，窗均均为灰白塑钢钢玻璃窗。窗窗间墙外贴浅浅蓝色饰砖，与与周围颜色相称称。其他部位位采用灰白色外墙涂涂料粉刷，和和周围公共建建筑环境融为为一体。第三部分结构设计计算8工程概况8.1工程简介介建筑地点：淮南市市建筑类型：教学楼楼，框架填充充墙结构。建筑介绍：建筑面面积约50000，楼盖及及屋盖均采用用现浇钢筋混混凝土框架结结构，楼板厚厚度取100mm，填充充墙采用蒸压压粉煤灰加气气混凝土砌块块。门窗使用：大门采采用钢框玻璃璃门，其它为为木门，窗为为塑钢门窗。尺尺寸详见门窗窗表。地质条件：经地质质勘察部门确确定，此建筑筑场地为二类类近震场地，设设防烈度为7度。柱网与层高：本教教学楼采用柱柱距为6.66m的内廊式柱柱网，边跨为为6.6m，中间跨为为3.0m，底层层高取取3.9m，标标准层层高取取3.6m。8.2课题条件件要求依本课题要求合理理安排场地，创创造出优美环环境，平面布布置合理，通通风采光良好好，实用性强强，立面造型型新颖，有民民族风格，具具有个性与现现代感。基本不考虑地基土土的变形验算算，其承载力力为。建筑场地的主导风风向按所在地地气象资料得得到。室内的高差按6000mm考考虑，其中标标高相当于马马路中心相对对标高。抗震设防要求：设设防烈度7度（0.1gg），设计地地震分组为第第二组，场地地类别为III类场地。8.3设计的基基本内容结构计算书包括结结构布置，设设计依据及步步骤和主要计计算的过程及及计算结果，计计算简图，主主要内容如下下：（1）地震作用计算（2）框架内力分析，配配筋计算（取取一榀）（3）基础设计及计算算（4）板、楼梯的设计计计算8.4设计资料料8.4.1气象象条件基本风压0.355kN/mm2基本雪压0.455kN/mm2此处按建筑结构荷荷载规范GBB500099-20011采用主导风向：东南风风8.4.2抗震震设防按7级近震,地震分分区为一区；；II类场地设计8.4.3地基基土承载力地基土承载力为kkN/m28.4.4其它它条件室内外高差6000mm。9结构类型根据该房屋的使用用功能及建筑筑设计的要求求，进行了建建筑平面、立立面及剖面设设计。图9-1是标准层平平面网柱布置置。主体结构构共4层，底层层层高3.9mm，层高均为为3.6m。填充墙采用2400mm厚的粘粘土空心砖砌砌筑。门为木木门、门洞尺尺寸1.0mm×2.4m。窗窗为塑钢窗，洞洞口尺寸为11.5m×1.8m。楼盖及屋屋盖均采用现现浇钢筋混凝凝土结构。图9-1柱网布置置及一榀框架架图10框架结构的的一般性设计与计算10.1梁柱截截面，梁跨度度及柱高确定定梁柱的混凝土设计计强度：C2510.1.1梁梁截面尺寸的的初步确定（1）．横梁a:截面的高度度：1/122～1/8的跨度度（为满足承载力、刚度及延性要要求）h=（1/122～1/8）×66000㎜＝550～825㎜，h=（1/122～1/8）×30000㎜＝250～375㎜，则边跨梁高度：h=600㎜b:梁截面宽度度可取1/33～1/2梁高,同时不宜小于1//2柱宽,且不应小于250㎜。b=（1/3～～1/2）×600㎜=200～300㎜则边跨梁宽度：b＝300㎜（2）．纵梁a:截面的高度度：1/122～1/8的跨度度（为满足承载力、刚度及延性要要求）h=（1/122～1/8）×45000㎜＝375～565㎜，即截面高度：3775㎜～565㎜则边跨梁高度：h=5000㎜b:梁截面宽度度可取1/33～1/2梁高,同时不宜小于1//2柱宽,且不应小于250㎜。b=（1/3～～1/2）×500㎜=167～250㎜即截面宽度：1667㎜～250㎜则边跨梁宽度：b＝250㎜由此，估算出的梁梁截面尺寸见见表10-1，表中还给给出了各层梁梁的混凝土强强度等级。表10-1梁截截面尺寸及混混凝土强度等等级层次混凝土强度等级横梁（）纵梁AB跨，CD跨BC跨1～4C25300×600250×400250×45010.1.2柱柱截面尺寸的的初步确定框架柱的截面尺寸寸一般根据柱柱的轴压比限限值按下列公公式估算：（1-1）式中：—柱的组合合的轴压力设设计值；—按简支状态计算的的柱的负载面积；—折算在单位建筑面面积上的重力荷荷载代表值，可可根据实际荷载计算，也可可近似取122～15kN//㎡；—考虑地震作用组合后柱柱轴压力增大系系数，边柱取1.3，不等等跨内柱取1.255，等跨内柱取1.2；—验算截面以上楼层层层数；—柱截面面积；—混凝土轴心抗压强强度设计值；—框架柱轴压比限值值，此处可近似取，即即为一级、二级和三级抗震等级，分别取0.7，0.8和0.9。其中：＝15kkN/㎡，＝4，＝0.9，＝1.3，＝1.25。C25混凝土：fc＝11.9kkN/㎡，ft＝1.43kN/㎡边柱：＝＝中柱：＝＝按上述方法确定的的柱截面高度度不宜小于4000mm，宽宽度不宜小于于350mmm，柱净高与截面边长长尺寸之比宜宜大于4取柱截面为正方形形，则边柱和中柱柱截面高度分分别是和。为方便计算取柱截面面尺寸为：10.1.3板板的截面尺寸寸初步估计根据实际情况和设设计要求，板板厚取：10.1.4梁梁的计算跨度度框架梁的计算跨度度以上柱形心心线为准，而而墙中心线是是与轴线重合合的，所以柱柱的形心与轴轴线发生偏移移，造成计算算跨度与轴线线间距不同。10.1.5柱的的高度底层：3.9+00.6+0..5=5.00。注：底层层层高3.99m，室内外外高差0.66m，基础顶顶部至室外地地面0.5。其他各层为3.66因而得到=5.00；=3.6图10-1横向框架架计算简图及及柱编号10.2重力荷载载的计算10.2.1屋面面及楼面永久荷载载（恒荷载）标标准值1.屋面其按屋面的做法逐逐项计算均布布荷载：吊顶顶处不做粉底底，无吊顶处处做粉底，近近似取吊顶来来参与计算，粉粉底为相同重重量：其屋面构造做法如如图10-22所示，按图图10-2来计计算屋面恒载载，其结果如如下：图10-2屋面构造造做法屋面的长边长：屋面的短边长：那么屋面恒荷载标标准值为：2.楼面楼面的做法如图110-3所示示，按图示各各层进行组合合来参与计算算楼面恒载大大小。图10-3楼面构造造做法因而得到楼面均布布恒载标准值值：10.2.2屋面面及楼面可变变荷载（活荷荷载）标准值值1.屋面计算重力荷载代表表值时，仅考考虑屋面雪荷荷载作用2.楼面根据荷载规范，楼楼面活载按来来参与计算：：10.2.3梁柱柱的自重此处计算包括梁侧侧面、梁底面面，柱的侧面面抹灰重量：：1．梁的自重在此计算过程中，梁梁的长度按净净跨长度，即即把梁的计算算跨度减掉柱柱的宽度来参参与计算过程程：例：：长度度=6.1（扣除除一个柱宽）：长度=2.766（扣除墙宽宽）表10-2梁自重层次编号截面（㎡）长度根数每根重量（KN）总计1～4L10.3×0.66.1220.34×0.662×6.11×25=332.14771388.63L20.25×0.442.76110.29×0.442×2.776×25==8.4044L30.25×0.4454.5320.29×0.447×4.55×25=115.3344L40.25×0.4453.940.29×0.447×3.99×25=113.2899L50.25×0.4453.340.29×0.447×3.33×25=111.2799注：（1）上表中中梁截面的确确定，考虑到到抹灰层有（每每抹层均按220mm计算算）宽：0.3+22×0.022=0.344m0.255+2×0..02=0..29m高：0.6+11×0.022=0.622m0.4++1×0.002=0.442m0.455+1×0..02=0..47m（2）此处抹层按近似似与梁相同，按按每立方25KN计算（3）梁的长度都按净净跨长度计算算2.柱的自重表10-3柱自重层次编号截面（㎡）长度根数每根重量（KN）总计（KN）1Z10.5×0.55.0440.54×0.554×5×225=36..451603.82～4Z20.5×0.53.6440.54×0.554×3.66×25=226.441163.36注：（1）柱因四四面抹灰，与与梁相同办法法处理，边长长=0.5++0.02××2=0.554m（2）抹层层记入柱内，按按每立方25KN计算10.2.4墙体体的自重墙体为240厚，两两面抹灰，近近似按加厚墙墙体计算（考考虑抹灰重量量），采用机机器制普通砖砖，依GB500009-20001建筑结构荷荷载规范，砖砖自重为15，其计算如如表3所示：（此此处门窗暂不不考虑，为预预留洞考虑）墙体为240mmm厚粘土空心心砖，外墙面面贴瓷砖（），内内墙面为200mm厚抹灰灰，则外墙单单位墙面重力力荷载为：内墙为240mmm粘土空心砖砖，两侧均为为20mm厚抹抹灰，在内墙墙单位面积重重力荷载为：：木门单位面积重力力荷载为0.2，钢钢框玻璃窗单单位面积重力力荷载取0.4表10-4墙体自重重墙体的位置每片面积（㎡）片数重量（KN）总计（KN）底层外纵墙4.0×4.5558×2=161292.934436.483.4×4.5552×1=2137.372.8×4.5551×2=2113.13底层内纵墙4.0×4.555141090.542.8×4.555154.53底层外横墙6.1×4.42×2=4476.683.0×4.62122.54底层内横墙6.1×4.4101148.752～4层外纵墙4.0×3.1558×2=16895.103162.623.4×3.1552×1=295.12.8×3.1551×2=278.322～4层内纵墙4.0×3.15516862.852.8×3.155137.752～4层外横墙6.1×3.02×2=4325.003.0×3.2285.252～4层内横墙6.1×3.010783.24注：（1）墙厚==240+220×2=2280mm（考考虑抹灰层）（2）单位面积重为1×0.228×19==5.32（3）女儿墙自重墙体为120㎜单单砖，女儿墙墙高为1200㎜，外墙面面贴瓷砖（0.5KKN/㎡），内墙墙面为20mmm厚抹灰，则则女儿墙重力力荷载为：（0.5＋15×00.12＋17×0..02）×1.2==3.1688KN/M（0.5＋15×00.12＋17×0..02）×1.2×（43.444×2＋16.444×2）=379.440KN10.2.5门门窗的自重根据建筑结构荷载载规范GB500009-20001，木门按0.2考虑，塑塑钢窗按0.4考虑，计计算结果如表表10-5所示示：表10-5门窗自重重层数墙体位置门、窗扣除门窗的尺寸个数扣除部分墙体重量量门窗重量总扣除重量总和1～4外墙窗1.8×1.818258.9423.328235.612356.081.5×1.216123.2611.52117.741.2×0.929.590.8648.73门1.2×2.416197.229.22188.00223.251.8×2.4236.981.72835.25210.2.6各各层的荷载的的组合屋盖和楼盖重力代代表值为：屋屋盖层=女儿墙+屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+半层墙重（墙墙和门窗）楼盖层=楼面恒载载+50%楼面活载+纵横梁自重+楼面上下各各半层柱+楼面上下各半层墙墙重将将上述各荷载载相加，得到到集中于各层层楼面的重力力荷载代表值值如下：四层：G4=3779.40＋＋4313..49+0..5×3211.37＋1388..63＋1/2×11163.366＋1/2×(31162.622－356.008－223.225)=81155.53三~二层：G3～22=2820..91＋0.5×14428.311＋1388..63＋1/2×11163.366×2＋1/2×(31662.62－－356.008－223.225)×2==8670..35底层：=2820..91＋0.5×11428.331＋1388..63＋1/2×（1603..8+1163..36）＋1/2（44366.48+33162.662）－356.008－223.225=9527..50重力荷载代表值如如图10-4所示图10-4重力荷载载代表值11水平地震作用用下框架结构构的侧移和内力计算11.1横梁的的线刚度混凝土为C25，在框架结构中，对对现浇楼面，可可以作为梁的的有效翼缘，增增大了梁的有有效刚度，减减小了框架的的侧移，为了了考虑这一有有利作用，在在计算梁的截截面惯性矩时时，对现浇楼楼面的边框架架梁取I=1.55（为梁的截面面惯性矩），对对中框架梁取取I=2来计算算：表11-1横梁线刚度计算表表类别层次截面尺寸惯性矩跨度线刚度边框架中框架边横梁1～43006005.461002.4793.7184.957中横梁1～42504001.33327601.3532.0292.70511.2横向框架架柱的线刚度度及侧移刚度度D值11.2.1横向向框架柱的线线刚度柱的线刚度见表110-7所示示，横向框架架柱侧移刚度度D值见表10--8所示：图11-2柱的线刚度柱号Z截面（）（）（）Z1500×5005.2085002.917Z2500×5005.20836004.051注：由于柱采用CC25混凝土，因因而11.2.2横向向框架柱的侧侧移刚度D值柱的侧移刚度按计计算，由于梁梁线刚度比不不同，所以柱柱可以分为边边框边柱，边边框中柱，中中框边柱，中中框中柱中框架柱侧移刚度度值表11-3中框架柱侧移刚度度D值层次柱型根数1边柱1.7000.5958323.8218320138.11中柱2.2670.6769461.63182～4边柱1.2240.38014238.52218584466.448中柱1.8920.48618231.84418边框架柱侧移刚度度值表11-4边框架柱侧移刚度度D值层次柱型根数1边柱1.2750.5427587.30465192.699中柱1.9700.6228710.8742～4边柱0.9180.31511798.6004109455.779中柱1.4190.41515565.3334注：底层总侧移刚刚度为3201338.1+665192..69=3885330..79KN//m，其它层总总侧移刚度为为5844666.48++1094555.79==6939222.27KN/m。11.3横向框架架自震周期本处按顶点位移法法计算框架的的自震周期：：此方法是求求结构基频的的一种近似方方法，将结构构按质量分布布情况简化成成无限质点的的悬臂之杆，导导出直感顶点点位移的基频频公式，所以以需先求出结结构的顶点水水平位移，按按式来求结构构的基本周期期：：基本周期调整系系数，考虑填填充墙使框架架自振周期减减小的影响，此此处取0.6。：框架顶点位移，而而在求框架周周期前，无法法求框架地震震力和位移，是将框架的重力荷载顶点位移，由求，再由求框架结构底部剪力，再求各层剪力和结构的真正的位移，如表11-5所示：表11-5横向框架架顶点位移层次48115.538115.53693922.2270.011700.1633638670.3516785.888693922.2270.024190.1516628670.3525456.233693922.2270.036680.1274719527.5034983.733385330.7790.090790.09079因此：，11.4横向框架架水平地震作作用及楼层地地震剪力总框架高为15..8m，因本本工程结构高高度不超过440m，质量量刚度沿高度度分布比较均均匀，变形以以剪切变形为为主，故可用用底部剪力法法计算水平地地震作用，设防烈度7度地震分区区为一区，查查表得（水平平地震影响系系数最大值）。Ⅱ类场地近震时特征周期：；结构总水平地震作用标准值按计算，。由于＜根据结构抗震设计计，，因而不不考虑顶部附附加地震作用用。按底部剪力法球的的基底剪力，按按分配各层的质质点，因此各各层横向地震震作用及楼层层地震剪力如如表11-66所示：表11-5各层横向向地震作用及及楼层地震剪剪力层次43.615.88115.531282250.360739.07739.0733.612.28670.351057780.297609.731348.823.68.68670.35745650.209429.071777.8715.05.09527.50476380.134275.102052.97横向框架各层水平平地震作用和和地震剪力如如图11-1所示图11-1横向框架架各层水平地地震作用和地地震剪力11.5横向框架架水平地震作作用位移验算算由于为钢筋混凝土土框架，因此此其弹性层间间位移角限值值为1/550；结果见表11-66所示：表11-6横向水平平地震作用下下的位移验算算层次层间剪力Vi层间刚度Di层间位移层高层间相对弹性转角角4739.07693922.2271.0736001/336431348.8693922.2271.9436001/185621777.87693922.2272.5636001/140612052.97385330.7795.3350001/938经验算其最大弹性性层间位移角角限值1/938=θe〈[θe]=1//550，因此均满满足设计要求求。11.6水平地震震作用横向框框架的内力分分析11.6.1横向向框架柱端弯弯矩及剪力此处采用中框架为为例计算，边边框架和纵向向框架的计算算方法步骤与与横向中框架架完全相同：：框架柱剪力力和弯矩计算算，采用D值法；求框架柱柱的剪力和弯弯矩时，此处处采用D值法来进行行求解；其计计算的过程和和结果如下表表3.11所示：其中反弯点位置的的确定考虑梁梁和层高的影影响作用：既既：；当＞时，反弯点下移，查查表时应取，查得的冠以负负号，对于底底层柱不考虑虑修正值，即即=0；对于顶层层柱，不考虑虑修正值，取取=0，对于底层层柱，不考虑虑修正值，即即=0。取中框架：以4层边柱为例：同理可得其它层边边柱的柱端弯弯矩，也可得得出中柱的柱柱端弯矩，现现将计算结果果列表如下：：边柱如表11-77：表11-7各层边柱柱柱端弯矩及及剪力计算层次柱高（）层间剪力（）（）（）（）43.6739.070.02417.741.2240.3622.9940.8733.61348.80.02432.371.2240.4552.4464.0923.61777.870.02442.671.2240.4670.6682.9515.02052.970.02653.381.7000.57152.13114.76中柱如下表11--8：表11-8各层中柱柱柱端弯矩及及剪力计算层次柱高（）层间剪力（）（）（）（）43.6739.070.03122.911.8920.3932.1750.3133.61348.80.03141.811.8920.4567.7482.7923.61777.870.03155.111.8920.4997.22101.1915.02052.970.03061.592.6270.55169.37138.5811.6.1横向向框架梁端弯弯矩及剪力根据，，，计算出梁端的弯矩矩及剪力，计计算结果见表表11-9及11-100：表11-9边梁弯矩矩及剪力计算算层次46.140.8732.5512.0436.187.0874.3826.3126.1135.39109.3040.1116.1185.42152.5655.41表11-10走道梁梁弯矩、剪力力及柱轴力计计算层次边柱轴力中柱轴力42.7617.7617.7612.43-12.04-0.3932.7640.5840.5829.41-38.35-3.4922.7659.6359.6343.21-78.46-6.612.7683.2483.2460.32-133.87-11.5图11-2横向框架架各层水平地地震作用下弯弯矩图12横向风荷载作作用下框架的的内力和侧移移计算12.1风荷载载标准值的计计算12.1.1风荷荷载标准值垂直于建筑物表面面上的风荷载载标准值当计计算主要承重重结构时按下下式来计算：：式中，—风荷载标标准值（kNN/m2）—高度Z处的风振系系数—风荷载体型系数—风压高度变化系数数—基本风压（kN//m2）由《荷载规范》，淮淮南地区重现现期为50年的基本风风压：=0..35KN//m，地面粗糙度度为C类。风载体型型系数由《荷荷载规范》第第7.3节查得：=0.8（迎风面）和和=-0.5（背风面）。H/B=15.8/43.44=0.364，框架结构(0.08～0.1)=(0.08～0.1)×4=0.32～0.4（s），，由«荷载规范»表7.4.3、表7.4.4-3查得ξ=1.17、ν=0.4.。由式可算得仍取中框横向框架架柱，其负载载宽度为4..5米，沿房屋高高度的分布风风荷载标准值值为q（z）＝4.5×0.355=1.5775根据各各楼层标高处处的高度Hi由«荷载规范»表7.2.11查取μz，代入上式式可得各楼层层标高处的q（z），见表15，q（z）沿房屋高度度分布图见图图12所示。表12-1沿房屋高高度分布风荷荷载标准值层次（迎）（背）415.81.0000.771.6081.5600.975312.20.7720.741.4881.3870.86728.60.5440.741.3441.2530.78315.00.3160.741.2001.1190.699图12-1风荷载沿沿房屋高度分分布图其中，A为一榀框框架各层节点点的受风面积积，取上层的的一半和下层层的一般之和和，顶层渠道道女儿墙顶，底底层只取到下下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面开始取，即为4.5m。=（1.56+0.9975）×（1.2+33.6/2）=7.611=（1.387+0..867）×3.6==8.11=（1.253+0..0.7833）×3.6==7.33=（1.253+0..0.7833）×（4.5/22+3.6//2）=8.25512.1.1风荷荷载作用下的的水平位移验验算根据上述述计算的水平平荷载求出层层间剪力，然然后依据中框框柱框架层间间侧移刚度计计算各层相对对侧移和绝对对侧移，计算算过程见表112-2。表12-2风荷载载作用下框架架层间剪力及及侧移计算层次层高436007.617.61693922.2270.0110.1481/3272733336008.1115.72693922.2270.0230.1371/1565211236007.3323.05693922.2270.0330.1141/1090900150008.2531.30385330.7790.0810.0811/61728由表12-2可见见，风荷载作作用下的框架架的最大层间间位移角为1/617228，远小于1/550，满足规范范要求。安徽理工大学毕业设计AnhuiUniversityOfScienceandTechnologyPAGE69-13竖向荷载作作用下横向框框架的内力计计算13.1计算单单元仍取此中框架一榀榀框架为例计计算，计算单单元宽度为44.5m，如如图13-1所示，由于于房间无次梁梁，故直接传传给该框架楼楼面荷载如图图13-1中水平阴阴影线所示，计计算单元范围围内的其余楼楼面荷载则通通过板和纵向向框架梁以集集中力的形式式传递给横向向框架，作用用于各节点上上，由于纵向向框架中心线线与柱的中心心线不重合，因因此在框架上上还有集中力力矩。图13-1横向框框架计算单元元13.2荷载计计算13.2.1恒载载的计算图13-2各层梁梁上作用的恒恒荷载对于第4层，如图图13-2所示，，代表横梁自自重，为均布布荷载形式。，，分别为房间和走道道板传给横梁梁的梯形荷载载和三角形荷荷载，由图13-1所示的几何关关系可知：，,分别为由边纵梁、中中纵梁直接传传给柱的恒载载，它包括梁梁自重、楼板板重和女儿墙墙等重力荷载载。则集中力矩：对于3～2层，，包括梁自重重和其上墙自自重，为均布布荷载。其它它荷载的计算算方法同第4层，结果如如下：，，则集中力矩：对于第1层，，包包括梁自重和和其上墙自重重，为均布荷荷载。其它荷荷载的计算方方法同第4层，结果如如下：，，则集中力矩：13.2.2活载载的计算活荷载作用下各层层框架梁上的的荷载分布如如图13-2所示：图13-3各层梁梁上作用的活活荷载对于第4层，不上上人屋面，只只有雪载，对于3～1层，楼楼面活载，表13-1横向框架架恒载汇总表表层次45.273.04527.1818.12166.57165.9020.8220.733～218.213.04517.7811.85153.78155.0119.2219.38124.103.04517.7811.85178.65134.6422.3316.83表13-2横向框架架活载汇总表表层次42.0251.358.919.921.111.243～19.06.039.644.14.955.5113.3恒载作用用下内力计算算梁端、柱端弯矩采采用弯矩二次次分配计算。计算时先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，向远端传递(传递系数为1/2)，然后对由于传递而产生的不平衡弯矩再进行分配，不再传递。由于结构和荷载均匀对称，故计算时可用框架。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力向叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计