杭州市某高级中学教学楼工程计算书论文

'杭州市某高级中学教学楼工程计算书毕业论文第1章工程概况与设计基本条件1.1工程概况[1]学校总占地面积为105039.6m2，总建筑面积为72026.4m2。2＃教学楼主体结构五层，局部六层，层高4m。建筑占地面积约750m2，总建筑面积约2750m2。设计总标高为23.500m。本设计采用钢筋混凝土框架结构，预制高强度混凝土管桩基础。1.2自然条件[2]地质条件：地下水位埋深2.000m，地下水类型Ⅱ类，无腐蚀性。基本风压值为0.55KN/M²，常年主导风向见风向玫瑰图；建筑所处场地为Ⅲ类场地，特征周期0.4秒。地震设防：抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，框架抗震等级为四级。耐火等级：本工程耐火等级为三级，主要结构为钢筋混凝土构件，具有3小时以上的防火时效。1.3结构选型综合工程各条件，本教学楼采用框架结构体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。根据框架布置方向的不同，框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置，楼板和联系梁沿纵向布置，具有结构横向刚度好的优点。纵向布置同横向布置相反，横向刚度较差。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架，建筑的整体刚度好，是地震设防区采用的主要方案之一。1.4工程设计依据1）建设单位的设计委托书、设计任务书、建筑设计方案；2）政府有关部门项目立项报告批文、初步设计批文；3）国土局批准的建设用地文件；4）规划局建设项目规划建筑设计要点和规划局批准的建筑设计方案及《建设工程建筑方案审查意见书》；81 5）建筑用地地形图，建筑用地现状图，建筑用地地质资料；6）国家有关现行建筑设计的各种法规、规范、规程、标准、通则及技术措施。第2章建筑设计2.1建筑设计基本原理与规定2.1.2建筑平面设计本设计是教学楼，应根据建筑使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。一般由教师办公用房、教室和卫生间等组成。教学楼楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。教学建筑应根据使用要求，结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件，故本建筑选取开间为9m，进深为9m。（1）房间使用面积、形状、大小的确定充分利用框架结构的优越性，并考虑到柱网布置的要求，教室的开间取为9.0m，进深为9m，厕所的布置在建筑朝向较差的一面，距最远的房间16m，并设置公用的前室，前室内置四个洗手盆。厕所有不向邻室对流的直接自然风和天然采光，卫生洁具数量按《规范》要求：男厕所每40人设一具大便器，每30人设一具小便器，女厕所每20人设一具大便器，每40人设一具洗手盆。（2）门窗大小及位置的确定教室门洞口宽不应小于1000mm，高不应低于2m，根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm，开启方向朝房间内侧。（3）窗的大小以及位置的确定房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。本次设计中，教室的窗户，考虑《规范》要求窗地比≥1：6，窗宽取为8300mm，高度取为2200mm。厕所内开窗高2200m，并配置机械通风设备。（4）交通联系部分的平面设计一幢建筑物除了有满足各种使用功能的房间以外，还需要有把各个使用房间及室内外有机联系起来的交通联系部分，以保证使用便利和安全疏散。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。81 设计楼梯时，还应使其符合《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，楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。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。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。楼梯常见型式：板式楼梯、梁式楼梯。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板及平台梁组成。踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上。作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，因而广泛用于办公楼、教学楼等建筑中，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比较笨重。板式楼梯具有下表面平整，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。但其斜板较厚，为跨度的1/25-1/30。本设计主入口选取现浇板板式双跑楼梯。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，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。因而本建筑楼梯踏步高度选用154mm,踏面选用280mm。走廊作为水平的交通联系其主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅等，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。按《规范》要求，双面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.8m，考虑到柱截面尺寸和基础布置，适当放大取走道宽2.5m，净宽2.26m，可让三人并行通过。2.1.2建筑立面剖面设计立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，结合平面的内部空间组合进行的。进行立面设计设计时要考虑房屋的内部空间关系，相邻立面的协调，各立面墙面的处理和门窗安排，满足立面形式美观要求，同时还应考虑各入口，雨篷等细部构件的处理。考虑设计的是教学楼，立面尽量简洁，大方。在建筑的南立面一—五81 层采用通长的玻璃幕墙，其余采用横向分隔条装饰。建筑剖面考虑的是建筑物各部分高度，建筑层数和空间结构体系。确定房间净高时，主要考虑房间的使用性质，室内采光通风及设备设置和结构类型。综合考虑这些因素，取房间层高为4.0m，顶层为4.2m。2.1.3装饰在装饰上不追求豪华，重视材质，崇尚自然，和谐，突出重点，创造出与建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙为褐色的马赛克，配上白色的塑钢窗。室内采用彩色水磨石地面，在卫生间内采用地砖防水楼面。2.1.4抗震设计建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。本工程的抗震设防类别为丙类。丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。本设计属于框架结构，6度设防，高度小于30m，所以为四级框架。防震逢的最小宽度应符合下列要求：（1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加宽度20mm。（2）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定。2.1.5楼梯的设计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。直跑楼梯具有方向单一，贯通空间的特点，双分平行楼梯和双分转角楼梯则是均衡对称的形式，典雅庄重。双跑楼梯、三跑楼梯一般用于不对称的平面布局，既可用于主要楼梯，也可用在次要部位作为辅助性质的楼梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉楼梯和剪刀楼梯的形式，不仅有利于人流疏散，还可达到有效利用空间的效果。其它形式的楼梯，如：弧形梯、螺旋楼梯的使用，可以增加建筑空间的轻松活泼的感觉。梯段净高（H）一般应大于人体上肢伸直向上，手指触到顶棚的距离。梯段净高应当以踏步前缘处到顶棚垂直线净高度计算。考虑行人肩扛物品的实际需要，防止行进中碰头产生压抑感，楼梯梯段净高不小于2200mm，平台部分的净高应不小于2000mm81 。梯段的起始、终了踏步的前缘与顶部凸出物内边缘的水平距离应不小于300mm。为了适用和安全，每个梯段踏步一般不超过18步，也不应小于3步。梯段坡度的选择要从攀登效率、节约空间、便于人流疏散等方面考虑。一般在人流量大、安全标准较高或面积充裕的场所，其坡度可较平缓，适宜坡度30度左右。仅供少数人使用或不经常使用的辅助楼梯则允许坡度较陡（不宜超过38度）。计算踏步高度和宽度的一般公式：r:踏步高度；g:踏步宽度；600mm：妇女、儿童平均踏步长度。本工程的踏步高度为150mm，踏步宽度300mm。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为0.55+(0-0.15)m计算，并不应少于两股人流。（0-0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多应取上限值）楼梯平台包括楼层平台和中间平台两部分。中间平台形状可变化多样，除满足楼梯间艺术需要外，还要适应不同功能及步伐规律所需尺寸要求。楼层平台：除开放楼梯外，封闭楼梯和防火楼梯，其楼层平台深度应与中间平台深度一致。本工程楼梯的确定：本工程中两部楼梯均采用双跑楼梯2.1.6关于防火的设计玻璃幕墙的窗间墙、窗槛墙等填充墙的材料应用非燃烧材料。如外墙面采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置不低于80cm的实体群墙或在玻璃幕墙内侧每层设自动喷水保护，其喷头间距不宜大于2m。疏散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。但电梯不能作为疏散楼梯用。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。防火门：防火门分为甲、乙、丙三级，其耐火极限分别为1.2h、0.9h、0.6h。防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。用于疏散走道和楼梯间的防火门，还应具有顺序关闭的功能。2.1.7细部构造总说明1）勒脚：81 勒脚是墙身接近室外地面的部分，一般情况下，其高度为室内地坪与室外地面的高差部分。它起着保护墙身和增加建筑物立面美观的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蚀，遭到破坏，同时地表水和地下水的毛细作用所形成的地潮也会造成对勒脚部位的侵蚀。所以，在构造上必须采取相应的防护措施。勒脚防潮层：分为水平防潮层和垂直防潮层。当室内地坪出现高差或室内地坪低于室外地面时，要同时设置水平防潮层和垂直防潮层。本工程只设水平防潮层。水平防潮层根据材料的不同，一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、配筋细石混凝土防潮层。油毡防潮层具有一定的韧性、延伸性和良好的防潮性。由于油毡层降低了上下砌体之间的粘结力，且降低了砌体的整体性，对抗震不利，目前已少用。砂浆防潮层是在需要设置防潮层的位置铺设防水砂浆。防水砂浆能克服油毡防潮层的缺点，但由于砂浆系脆性材料，易开裂。故不适于地基会产生微小变形的建筑中。为了提高防潮层的抗裂性能，常采用60mm厚的配筋细石混凝土防潮层。工程中常在标高-0.06m处设防潮层。2）散水为保护墙基不受雨水的侵蚀，常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面，以使将屋面水排至远处，这一坡面称散水。散水坡度约3%-5%，宽一般为600mm-1000mm，纵向每隔10米做一道伸缩缝，散水与外墙设20宽缝，其缝内均填沥青砂浆。当屋面排水方式为自由落水时，要求其宽度较出檐多200mm，一般雨水较多地区多做成明沟，干燥地区多做成散水。本工程做散水，宽度600mm，坡度3%，做法详见施工说明。4）楼地面工程（1）内地面混凝土垫层酌情设置纵横缝（平头缝），细石混凝土地面面层设置分格缝，分格缝与垫层缩缝对齐，缝宽20mm，内填沥青玛蹄谛脂。（2）浇水磨石楼地面面层应分格，除特殊注明外，一般普通水磨石面层用厚玻璃条分隔；彩色水磨石面层用2厚铜条分格，分格大小酌情处理。（3）室内经常有水房间（包括室外阳台）应设地漏，楼地面用1：2.5水泥砂浆（掺3%防水粉）作不小于1%排水坡度坡向地漏，最薄处为20厚，地面最高点标高低于同层房间地面标高20。（4）特殊注明外，门外踏步、坡道的混凝土垫层厚度做法同地面。（5）建筑电缆井、管道井每层在楼板处做法按结构整铺钢筋，待管道安装后用同样标号混凝土封闭。5）屋面工程（1）屋面防水等级为二级，具体做法详见《施工说明》（苏J9501）81 （2）基层与突出屋面结构（女儿墙、墙、变形缝、管道、天沟、檐口）的转角处水泥砂浆粉刷均做成圆弧或圆角。（3）凡管道穿屋面等屋面留洞孔位置须检查核实后再做防水材料，避免做防水材料后再凿洞。（4）高屋面雨水排至低屋面时，应在雨水管下方屋面铺放一块490×490×30细石混凝土板保护。6）门窗工程a)在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。b)玻璃幕墙由业主确定专业厂家，由厂家提供图纸，经业主及设计部门认可后方可施工。玻璃幕墙的安装和施工应严格遵守超现行的玻璃幕墙工程技术的要求。c)玻璃幕墙的物理性能、风压变形性能、雨水渗透性能、空气渗透性能和保温性能应符合现行的等级要求。玻璃幕墙在钢筋混凝土结构面上的铁件须预埋，不得后打，不可使用膨胀螺栓。d)门窗安装前预埋在墙或柱内的木、铁构件应做防腐、防锈处理。7）油漆构件防腐、防锈工程a)所有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防虫、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。b)所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆饿二道；所有露明金属构件（不锈钢构件除外），均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。c)所有室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。8）基础工程根据现行《建筑地基基础设计规范》和地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将基础分为三个安全等级：一级、二级、三级。本设计基础的安全等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。基础按刚度分可分为：刚性基础和柔性基础；按构造分类可分为：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础。本工程采用预制管桩基础。基础埋置深度的选择应考虑：1.建筑物结构条件和场地环境条件。81 在保证建筑物基础安全稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响基础埋置深度的选择。为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m，且基础顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置。2.工程地质条件3.水文地质条件选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。1.地基冻融条件。《规范》规定所考虑的因素：2.建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造。3.作用在地基上的荷载大小和性质。4.工程地质和水文地质条件。5.相邻建筑物的基础埋深。6.地基土冻胀和融陷的影响。综合以上因素：本设计初选基础顶面到室外地面的距离为500mm，室内外高差为600mm,则底层柱高=4000+600+500=5100mm2.2建筑图CAD绘制与输出[2-8]建筑图CAD绘制与输出应符合《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)以及国家现行的有关强制性标准、规范的规定。建筑图见附录281 第3章荷载计算3.1屋面板荷载计算保护层：30厚C20细石混凝土1.0kN/㎡憎水性保护层：80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.16kN/㎡防水层（柔性）：三毡四油铺小石子0.4kN/㎡找平层：20厚水泥砂浆：0.02×17=0.34kN/㎡结构层：120厚现浇混凝土板0.12×25=3.0kN/㎡抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.17kN/㎡小计6.4kN/㎡查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）屋面均布活载：上人屋面2.0KN/㎡不上人屋面0.5kN/㎡3.2楼面板荷载计算教室走廊楼面板荷载计算5厚1：2.0水泥砂浆抹面0.005×20=0.1020厚1：3水泥砂浆打底0.02×20=0.40120现浇钢筋混凝土结构层0.12×25=3.0020厚纸筋灰抹底0.02×17=0.34小计3.84kN/㎡卫生间楼面板荷载计算小瓷砖地面0.55120厚结构层3.010厚抹灰层0.17小计：3.72kN/㎡楼面恒载标准值两种荷载相差不大，为偏于安全，取3.84kN/㎡计算查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）楼面均布活载：81 教室楼面活载标准值2.0kN/㎡卫生间楼面活载标准值8kN/㎡走廊楼面活载标准值2.5kN/㎡楼梯活载标准值2.5kN/㎡第4章结构（初步）设计—手算部分4.1屋面板结构设计4.1.1屋面板结构布置屋面板采用现浇钢筋混凝土板。4.1.2屋面板结构配筋计算屋面板恒载：活载>2.8,由恒载效应控制，所以恒载的分项系数，活载的分项系数。选用Ⅰ级钢筋，、。恒载设计值g=1.35×6.4=8.64KN/㎡活载设计值q=1.4×2×0.7=1.96KN/㎡所以：p=g+q=8.64+1.96=10.6KN/㎡。（1）配筋计算WB1计算跨度，所以按单向板计算。2500－300+120/2=2260mm<1.025=2562.5mm,取＝2260mm跨中弯矩M＝（g＋q）/11=11.44×2.262/11=5.31kN.m配筋计算。跨中正弯矩配筋实配钢筋纵、横向都配Φ8@150（）WB2计算跨度，所以按单向板计算。81 3000－300+120/2=2760mm<1.025=3075mm,取＝2760mm跨中弯矩M＝（g＋q）/11=11.44×2.762/11=7.92kN.m配筋计算。跨中正弯矩配筋实配钢筋纵、横向都配Φ8@120（）4.1.3屋面次梁配筋计算按内力重分布设计。楼盖的的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。恒荷载设计值屋面板传来恒荷载8.64×3＝25.92kN/m次梁自重0.3×（0.6－0.12）×25×1.35＝4.86kN/m次梁粉刷0.02×（0.6－0.12）×2×17×1.35＝0.44kN/m小计g＝31.22kN/m活荷载设计值q＝1.96×9＝17.64kN/m荷载总设计值g＋q＝31.22+17.64＝48.86kN/m，近似取g＋q＝48.9kN/m计算跨度=9000-300=8700=(g＋q)/14=48.9×8.7/14=264.37kN.m=0.55×(g＋q)=0.55×48.9×8.7=234.00kN正截面受弯承载力计算，按T形截面计算，斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：，属厚腹梁截面符合要求(3)验算是否需要计算配置箍筋故需要按计算配筋和验算81 选用双肢(n=2),箍筋(),取s=250mm4.2楼面板结构设计4.2.1楼面板结构布置楼板采用现浇钢筋混凝土板。4.2.2楼面板结构配筋计算屋面板恒载：活载<2.8,由可变荷载效应控制，所以恒载的分项系数1.2，活载的分项系数。选用Ⅰ级钢筋，恒载设计值g=1.2×3.84=4.61KN/m活载设计值q=1.4×2=2.8KN/m所以：荷载总设计值KN/m，配筋计算LB1计算跨度，所以按单向板计算。2500－300+120/2=2260mm<1.025=2562.5mm,取＝2260mm跨中弯矩M＝（g＋q）/11=7.41×2.262/11=3.44kN.m配筋计算。跨中正弯矩配筋实配钢筋纵、横向都配Φ8@150（）LB2计算跨度，所以按单向板计算。3000－300+120/2=2760mm<1.025=3075mm,取＝2760mm跨中弯矩M＝（g＋q）/11=7.41×2.762/11=5.13kN.m配筋计算。跨中正弯矩配筋81 实配钢筋纵、横向都配Φ8@150（）4.2.3楼面次梁配筋计算按内力重分布设计。楼盖的的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。恒荷载设计值屋面板传来恒荷载4.61×3＝13.83kN/m次梁自重0.3×（0.6－0.12）×25×1.2＝4.32kN/m次梁粉刷0.02×（0.6－0.12）×2×17×1.2＝0.39kN/m小计g＝18.54kN/m活荷载设计值q＝2.8×9＝25.2kN/m荷载总设计值g＋q＝18.54+25.2＝43.74kN/m，近似取g＋q＝43.8kN/m计算跨度=9000-300=8700=(g＋q)/14=43.8×8.7/14=236.8kN.m=0.55×(g＋q)=0.55×43.8×8.7=209.58kN正截面受弯承载力计算，按T形截面计算，斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：，属厚腹梁截面符合要求(3)验算是否需要计算配置箍筋故需要按计算配筋和验算选用双肢(n=2),箍筋(),取s=250mm81 4.3框架梁柱结构设计4.3.1框架结构布置及计算简图框架结构布置简图如图4－1所示81 81 图4－1结构平面图4.3.2框架结构设计基本原理/原则框架结构承受的作用包括竖向荷载、水平荷载和地震作用。竖向荷载包括结构自重及楼（屋）面活荷载，一般为分布荷载，有时有集中荷载。水平荷载为风荷载、地震作用。框架结构是一个空间结构体系，沿房屋的长向和短向可分别视为纵向框架和横向框架。纵、横向框架分别承受纵向和横向水平荷载。现浇平板楼（屋）盖主要向距离较近的梁上传递，预制板楼盖传至支承板的梁上。框架结构在水平荷载作用下。其侧移由两部分组成：第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生。柱和梁都有反弯点，形成侧向变形。框架下部的梁、柱内力大，层间变形也大，愈到上部层间变形愈小；第二部分侧移由柱的轴向变形产生。在水平力作用下，柱的拉伸和压缩使结构出现侧移。这种侧移在上部各层较大，愈到底部层间变形愈小。在两部分侧移中第一部分侧移是主要的，随着建筑高度加大，第二部分变形比例逐渐加大。4.3.3框架结构内力计算取⑥号这榀框架进行手算，并与电算结果进行比较4.3.3.1梁的线刚度[11]在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，但有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I=1.5I0(I0为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取I=2I0。则：AB跨梁BD跨梁2）柱的线刚度计算公式为：i=EI/H=E则：底层A柱B柱和D柱81 标准层A柱B柱和D柱底层A柱B柱和D柱令底层A柱线刚度为1.0,，则其余各杆件的相对线刚度为：顶层A柱相对线刚度=1.2顶层B，D柱相对线刚度=11.8标准层A柱相对线刚度=1.3标准层B柱相对线刚度=12.3标准层D柱相对线刚度=12.3标准层AB梁相对线刚度=11.4标准层BD梁相对线刚度=12.9底层线B柱相对线刚度=9.6底层线D柱相对线刚度=9.6相对线刚度如图4－2所示81 ABD8.59.71.09.612.31.312.312.311.89.79.79.79.78.58.58.58.51.31.31.211.812.312.312.39.6A1B1D1A2B2D2A3B3D3A4B4D4A5B5D52500900051004000400040004200图4－2结构相对线刚度计算简图4.3.3.2恒载计算1）屋面框架梁线荷载标准值屋面恒载6.4KN/㎡AB，框架梁自重梁侧粉刷小计4.01KN/mBD跨框架梁自重梁侧粉刷小计6.5KN/m2）楼面框架梁线荷载标准值楼面恒荷载81 AB跨框架梁及梁侧粉刷BD跨框架梁及梁侧粉刷边跨填充墙自重墙面粉刷因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：3)屋面框架节点集中荷载标准值单位：KNA柱连系梁自重粉刷1.5m女儿墙自重粉刷连系梁传来屋面自重顶层边节点集中荷载B柱连系梁自重粉刷连系梁船来屋面自重顶层中节点集中荷载D柱连系梁自重粉刷1.5m女儿墙自重粉刷连系梁传来屋面自重顶层边节点集中荷载BD之间次梁自重0.3×0.6×9×25=40.5KN81 粉刷2×0.02×17×（0.6-0.12）×9=2.94KN传来楼面自重次梁集中荷载4）楼面框架节点集中荷载标准值A柱连系梁自重粉刷墙自重粉刷连系梁传来楼面自重连系梁传来楼面自重框架柱自重0.3×0.5×4×25=15kN粉刷2×(0.5+0.3)×0.02×17=0.55中间层A节点集中荷载B柱连系梁自重粉刷铝合金窗自重窗下墙自重粉刷窗边墙自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重中间层节点集中荷载D柱连系梁自重54kN粉刷4.16kN铝合金窗自重81 窗下墙自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重D节点集中荷载BD之间次梁自重0.3×0.6×9×25=40.5KN粉刷2×0.02×17×（0.6-0.12）×9=2.94KN传来楼面自重次梁集中荷载5）恒载作用下的结构计算简图如图4－3所示图4－3恒载作用下的结构计算简图6）恒载作用下框架的弯矩计算（弯矩二次分配法）①求各点的分配系数如表4-1所示②求梁的固端弯矩81 顶层:KN·mKN·m标准层：KN·mKN·m底层：KN·mKN·m③利用弯矩二次分配法计算各节点弯矩远端固定，传递系数为1/2，远端滑动铰支，传递系数为-1。⑤重新分配后恒载作用下框架弯矩图，如图4-5所示表4-1各点的分配系数层次节点线刚度线刚度总和分配系数左梁右梁上柱下柱左梁右梁上柱下柱顶层－8.5－1.29.7－0.876－0.1248.59.7－11.8300.2830.323－0.3939.7－－11.821.50.451－－0.549四层－8.51.21.311－0.7730.1090.1188.59.711.812.342.30.2010.2290.2790.2919.7－11.812.333.80.287－0.3490.364底层－8.51.31.010.7－0.7870.1200.0938.59.712.39.640.10.2120.2420.3070.2399.7－12.39.631.60.307－0.3890.304二、三层－8.51.31.311.1－0.7660.1170.1178.59.712.312．342.80.1990.2270.2870.2879.7－12.312.334.30.282－0.3590.359⑥梁在实际分布荷载下按简支梁计算跨中弯矩。AB跨中：计算公式：81 BD跨中：计算公式：+顶层AB跨中：BD跨中：四层AB跨中：BD跨中：三层AB跨中：BD跨中：二层AB跨中：BD跨中：底层AB跨中：BD跨中：81 下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁0.8760.1240.2830.3940.3230.4510.5490.1180.1090.7730.2010.2790.2910.2290.3490.3640.2870.1170.1170.7660.1990.2870.2870.2270.3590.3590.2820.1170.1170.7660.1990.2870.2870.2270.3590.3590.2820.0930.1200.7870.2120.3070.2390.2420.3070.3890.304-2.09-2.091.6151.83155.58-48.82.09111.160.91611.3-394.88394.882.092.09-347.63-347.63347.63347.630.1140.259-6.9154.76126.8748.2115.712.90.2470.22869.4596.41100.5579.13-2.091.6450.1940.25173.25106.0882.5883.26-178.09-216.79-99.77-121.32-126.54-106.72-135.23-105.68-6.56.577.38-89.04125.5218.7-344.269.13-57.01-6.2-5.9279-279-108.439.57-62.4037.745.847.8325.1-183.9-141.2347.63-98.03-124.8-124.8-53.2739.22-62.421.5627.4527.45310.4-150.6-159.8347.63-98.03-124.8-124.80-62.4039.22-67.6225.632.632.6314.4-154.6-159.8-62.4041.816.38.06.3289-189.6-99.4-49.70.1300.12334.730.8149.59-49.59-4.1-3.8-27.1-3.7-3.47.1-15.7-21.8-22.8-17.956.7152127.3-336-2.091.6012.09-347.630.2440.24568.7699.1799.1778.4450.280.1240.12334.380.8049.59-49.01-4.05-4.05-26.53-3.7-3.77.4-10.28-14.83-14.83-11.7361.4134.6133.9-329.9-2.091.6012.09-347.630.2440.24568.7699.1799.1778.4449.090.1240.12334.380.853.04-49.02-4.05-4.05-26.53-3.7-3.77.4-10.83-15.62-15.62-12.3560.8133.1136.6-330.50.82349.59-53.36O.630.90.710.7176.8156.683.3-316.70.12236.63-3.4-4.4-28.9-3.2-4.07.241.6-1.6图4－4恒载作用下结构计算简图81 6.5125.5-344.2279.07.17.27.47.476.860.8289312.3325.1310.456.761.4-336-316.7-330.5-329.93.46.53.73.24.03.73.73.73.749.71.641.6374.12354.52402.93346.42356.8256.3721.6723.8723.5731.6799.4159.8189.6279.0183.9141.2150.683.3159.8154.6图4－5框架在恒载作用下的弯矩图7）梁剪力顶层：①AB跨（左）－（6.5+125.5-）/2.5=-47.79KNAB跨（右）-47.79－4.01×2.5＝-57.881 ②BD跨（左）：(344.2－279.0+216.24×9+)/9=252.7KN（右）：252.7-216.24×2-6.5×9=-238.28KN第四层：①AB跨（左）－（7.1+56.7-）/2.5=-20.51KNAB跨（右）-20.51－4.01×2.5＝-30.54②BD跨（左）：[（336-325.1）+147.12×2+]/9=177.58KN（右）：177.58-147.12×2-6.5×9=-175.16KN第三层：①AB跨（左）－（7.4+61.4-）/2.5=-26.27KNAB跨（右）-26.27－4.01×2.5＝-36.3②BD跨（左）：[（329.9-310.4）++]/9=178.16KN（右）：178.54-147.12×2-6.5×9=-174.2KN第二层：①AB跨（左）－（7.4+60.8-）/2.5=-22.27KNAB跨（右）-22.27－4.01×2.5＝-32.3②BD跨（左）：[（330.5-314.4）++]/9=178.16KN（右）：178.16-147.12×2-6.5×9=-174.58KN底层：①AB跨：（左）－（7.2+76.8-）/2.5=-28.59KNAB跨（右）-28.59－4.01×2.5＝-38.62②BD跨（左）：[（316.7-289）++]/9=179.45KN（右）：179.45-147.12×2-6.5×9=-173.29KN8）柱轴力顶层：：-47.79+200.9=153.11KN：47.79+252.7+216.56=517.05KN：238.28+215.3=453.58KN第四层：：153.11-20.51+200.8=333.4KN：517.05+20.51+177.58+251.44=966.58KN：453.58+175.16+196.85=825.59KN81 第三层：：333.41-26.27+200.8=507.94KN：966.58+26.27+178.54+251.44=1422.83KN：825.59+174.2+196.85=1196.64KN第二层：：507.94-22.27+200.8=686.47KN：1422.83+22.27+178.16+251.44=1874.7KN：1196.64+174.58+196.85=1568.07KN底层：：686.47-28.59+200.8=858.68KN：1874.7+28.59+179.45+251.44=2334.18KN：1568.07+173.29+196.85=1938.21KN恒载作用下框架结构梁剪力、柱轴力图如图4－6所示BAD153.11333.41507.94686.47858.682334.181874.71568.071938.211196.64828.59473.77517.05966.581422.8347.7920.5126.2722.2728.5938.6232.3036.357.830.54252.7238.28175.16177.58178.54178.16179.45173.29174.58174.2图4－6恒载作用下框架结构的梁剪力、柱轴力图4.3.3.3活载计算：1）活荷载作用下的结构计算简图，如图4－7所示81 PA5PA5PA5PA2PA1PB5PC5PC5PD5PB4PC4PC4PD4PB3PPC3PD3PD2PD1PB2PC2PC2PB1PC1PC1C32500510040004000400042009000图4－7活荷载作用下的结构计算简图81 下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁下柱上柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱左梁0.8760.1240.2830.3940.3230.4510.5490.1180.1090.7730.2010.2790.2910.2290.3490.3640.2870.1170.1170.7660.1990.2870.2870.2270.3590.3590.2820.1170.1170.7660.1990.2870.2870.2270.3590.3590.2820.0930.1200.7870.2120.3070.2390.2420.3070.3890.30415.330.62.6-108-1.942.534.915.13.73.021.730.131.424.822.933．225.826.1-48.7-59.3-31-37.7-39.3-33.2-42-32.8-1.91.821.3-24.433.261.3-94.517.5-18.80.60.777.4-77.4-29.712.4-19.910.71313.5100.1-54.4-45.7-19.612.3-19.97.79.89.797.6-48.6-49-19.913.22.12.6290.1-59.3-30.810.8515.5-15.5-1.3-1.2-8.4-1.3-1.22.5-4.3-5.9-6.2-4.917.445.540.7-103.615.715.5-15.2-3.2-4.6-4.6-3.618.342.141.9-102.315．5-16.60.20.30.30.323.14926.1-98.211.5-1.1-1.4-9-1.1-1.42.5108108-108108-108108-108-13.410.8-1.3-1.3-8.2-1.3-1.32.621.5313124.515.516.6-15.2-3.4-4.9-4.8-3.818.141.642.8-102.5-10821.5313124.510.8-1.3-1.3-8.2-1.3-1.32.6-30.4-38.8-38.8-19.912.3-218.110.310.298-48.4-49.6108-30.4-38.8-38.8-0.513.1-15.4ABD81 图4－8活载计算简图图中各荷载值计算如下屋面楼面BD之间次梁传来屋面楼面活载集中力为2×9×3＝54KN2）活荷载作用下的内力计算也采用弯矩二次分配法，为简化计算，各层楼面活荷载按满跨计算。远端固定，传递系数为1/2，远端滑动铰支，传递系数为-1。3）活载作用下框架的弯矩计算①求各点的分配系数，如表4-1所示②求梁的固端弯矩顶层:KN·mKN·m标准层：KN·mKN·m底层：KN·mKN·m③梁在实际分布荷载下按简支梁计算跨中弯矩。计算公式顶层81 AB跨中：BD跨中：四层AB跨中：BD跨中：三层AB跨中：BD跨中：二层AB跨中：BD跨中：底层AB跨中：BD跨中：4）梁剪力顶层：①AB跨：－（1.9+33.2）/2.5=－14.04KN②BD跨（左）：[94.5－77.4+54×9]/9=55.9KN（右）：55.9-108=－52.1KN第四层：①AB跨：（－2.5-17.4）/2.5=－7.96KN②BD跨（左）：[（103.6－100.1）+54×9]/9=54.4KN（右）：54.4-108=－53.6KN第三层：①AB跨(－2.6－18.3)/2.5=－8.36KN②BD跨（左）：[（102.3-97.6）+54×9]/9=54.5KN（右）：54.5-2×54=－53.5KN第二层：①AB跨(－2.6-18.1)/2.5=－8.28KN②BD跨（左）：[（102.5－98）+54×2]/9=54.5KN81 （右）：54.5-2×54=－53.5KN底层：①AB跨(－2.5-23.1)/2.5=－10.24KN②BD跨（左）：[（98.2-90.1）+54×9]/9=54.9KN（右）：54.9-54×2=－53.1KN5）柱轴力顶层：：－14.04+22.5=8.46KN：14.04+55.9+49.5=119.44KN：52.1＋27=79.1KN第四层：：8.46－7.96+28.13=28.63KN：119.44+7.96+54.4+55.13=236.93KN：79.1+53.6+27=159.7KN第三层：：28.63－8.36+28.13=48.4KN：236.93+8.36+54.5+55.13=354.92KN：159.7+53.5+27=240.2KN第二层：：48.4－8.28+28.13=68.25KN：354.92+8.28+54.5+55.13=472.83KN：240.2+53.5+27=320.7KN底层：：68.25－102.4+28.13=86.14KN：472.83+10.24+54.9+55.13=593.1KN：320.7+53.1+27=400.8KN活载作用下框架结构梁剪力、柱轴力图如图4－9所示81 BAD8.4628.6348.468.2586.14593.1472.83320.7400.8240.2159.779.1119.44236.93354.9214.0455.952.17.9654.453.68.3654.553.58.2854.553.510.2454.953.14－9活载作用下梁剪力和柱轴力图4.3.3.4风荷载计算：[12－13]1)风压标准值计算公式为，由《荷载规范》得本工程所处地区取50年重现期的基本风压值为0.45KN/M²，因结构高度H=23.5m<30m,，可取，对于矩形平面，查规范得其风压高度变化系数如下表所示，地面的粗糙程度为C类。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4-2所示。表中为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。结构计算简图如图4－10所示81 表4-2风荷载计算层数A51.020.81.30.8620.4531.515.8841.016.61.30.7640.453616.0931.012.61.30.740.453615.5821.08.61.30.740.453615.5811.04.61.30.740.4538.716.754－10风荷载作用下的结构计算简图2）风荷载作用下内力计算内力计算采用D值法表4－3各柱的剪力计算81 顶层第四层第三层第二层81 底层①柱的反弯点高度系数Y：采用近似计算方法，即取底层柱的反弯点在2/3（H为层高）高度处，其余各层反弯点在柱中点。②各层柱的柱端弯矩计算公式：（4－1）式中h——第j层柱子高度顶层：第四层：第三层：第二层：81 底层：①求各横架梁梁端的弯矩由柱端弯矩，并根据节点平衡计算梁端弯矩，其计算公式为：对于边跨梁端弯矩对于中跨，由于梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，因此（4－2）式中、——节点处左、右的梁端弯矩；、——节点处柱上下端弯矩第五层：第四层：81 第三层：第二层：底层：①画各横梁与柱的弯矩图，如图4－11所示。81 3.63.68.2812.0112.0128.0312.0116.0215.0317.723.65.188.7817.7258.532.2242.7412.885.187.719.2469.1149.6556.6739.8416.0223.8255.4423.8231.6278.8784.417.9463.5810．2420.2984.471.7569.2481.8920.09138.48113.0256.5131.6288.1363.5840.7310.057.7BAD4－11风荷载作用下横梁与柱的弯矩图⑥梁跨中弯矩顶层AB跨中：BD跨中：四层AB跨中：BD跨中：三层AB跨中：BD跨中：二层AB跨中：BD跨中：81 底层AB跨中：BD跨中：⑥求梁剪力顶层：AB跨：－（3.6+8.28）/2.5=－4.75KNBD跨：－（9.44+12.01）/9=－2.38KN第四层：AB跨：－（8.78+28.24）/2.5=－14.81KNBD跨：－（32.22+28.03）/9=－6.69KN第三层：AB跨：－（12.88+49.65）/2.5=－25.01KNBD跨：－（56.67+39.84）/9=－10.72KN第二层：AB跨：－（17.94+69.11）/2.5=－34.82KNBD跨：－（78.87+55.44）/9=－14.92KN底层：AB跨：－（20.29+71.75）/2.5=－36.82KNBD跨：－（81.89+88.13）/9=－18.89KN①求柱轴力顶层：：－4.75KN：4.75-2.38=2.37KN：2.38KN第四层：：－4.75－14.81=－19.56KN：2.37+14.81-6.69=10.49KN：2.38+6.69=9.07KN第三层：：－19.56－25.01=－44.57KN：10.49+25.01-10.72=24.78KN：9.07+10.72=19.79KN81 第二层：：－44.57－34.82=－79.39KN：24.78+34.82-14.92=44.68KN：19.79+14.92=34.71KN底层：：－79.39－36.82=－116.21KN：44.68+36.82-18.89=62.61KN：34.71+18.89=53.6KN24.7844.6862.6136.8218.8953.634.7119.792.389.07BAD4.7519.5644.5779.39116.214.7514.812.372.386.6910.4910.7225.0114.9234.82图4－12风荷载作用下的梁剪力、柱轴力图4.3.3.5地震荷载[2]根据《抗震规范》，本教学楼为乙类建筑。当抗震设防烈度为6度时，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算，采取构造措施即可，所以在此不计算地震荷载。4.3.3.6内力组合[14－15]1）考虑框架梁端的塑性内力重分布，所给竖向荷载下的弯矩调幅系数取0.8，跨中弯矩不调幅。2）本结构考虑以下荷载组合恒载×1.2+活载×1.4恒载×1.2+0.9×（1.4×活载+1.4×风载）81 进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合时，梁的控制截面为梁端柱边及跨中，本结构中每层有六个控制截面，如图4－13梁中的1、2、3、4、5、6截面。柱则分为边柱和中柱（即A、柱B柱、D柱）每个柱每层有两个控制截面。以第三层为例，控制截面为5、6号截面。图4－13梁、柱的控制截面3）梁支座截面的最不利内力为最大正弯矩及最大负弯矩，以及最大剪力；跨中截面的最不利内力为最大正弯矩，梁柱的最不利内力组合为梁端截面：，，梁跨中截面：柱截面：及相应的M各层梁的内力组合见表4-4～4-13各层柱的内力组合见表4-14～4-18。81 荷载类型截面恒载活载风载MVMVMV16.5-47.791.9-14.043.64.752-56.37——-15.65——2.34——3-125.5-57.8-33.2-14.048.284.754-344.2252.7-94.555.99.442.385402.93——91.05——1.29——6-279-238.28-77.4-52.112.012.38表4-4第五层梁内力表4-5第五层梁内力组合组合截方式面110.46——-77.0014.73——-81.022——－89.55————－90.31——3——－197.08-89.02——－202.86-93.044——-545.34381.5——－544.00376.675610.99————599.86————6——-443.16-358.88——－447.46-354.5881 表4-6第四层梁内力荷载类型截面恒载活载风载MVMVMV17.1-20.512.5-7.968.7814.812-21.67——-7.45——9.73——3-56.7-30.54-17.4-7.9628.2414.814-336177.58-103.654.432.226.695346.42——60.15——2.10——6-325.1-175.16-100.1-53.628.036.69表4-7第四层梁内力组合组合截方式面112.02——-35.7622.73——-53.302——-36.43————-47.65——3——-92.4-47.79——-125.55-65.344——-548.24289.26——-574.33290.075499.91————494.14————6——-530.3-285.23——-551.56-286.1681 表4-8第三层梁内力荷载类型截面恒载活载风载MVMVMV17.4-26.272.6-8.3612.8825.012-23.87——-7.85——18.39——3-61.4-36.3-18.3-8.3649.6525.014-329.9178.54-102.354.556.6710.725356.82——62.05——8.42——6-310.4-174.2-97.6-53.539.8410.72表4-9第三层梁内力组合组合截方式面112.52——-43.2328.38——-73.572——-39.63————-61.71——3——-99.3-55.26——-159.30-85.614——-539.1290.55——-596.18296.435515.05————516.98————6——-509.12-283.94——-545.65-289.9681 表4-10第二层梁内力荷载类型截面恒载活载风载MVMVMV17.4-22.272.6-8.2817.9434.822-23.57——-7.75——25.59——3-60.8-32.3-18.1-8.2869.1134.824-330.5178.16-102.554.578.8714.925354.52——61.75——11.72——6-314.4-174.58-98.0-53.553.4414.92表4-11第二层梁内力组合组合截方式面112.52——38.3234.76——81.032——-39.13————-70.29——3——-98.349.23——-182.8493.074——-540.1290.09——-625.13301.265511.87————518————6——-514.48284.4——-568.09295.7181 表4-12底层梁内力荷载类型截面恒载活载风载MVMVMV17.2-28.582.5-10.2420.2936.822-31.67——-10.3——25.73——3-76.8-38.62-23.1-10.2471.7536.824-316.7179.45-98.254.981.8918.895374.12——67.85——3.12——6-289.0-173.29-90.1-53.188.1318.89表4-13底层梁内力组合组合截方式面112.14——48.6437.36——93.602——-52.42————-83.40——3——-124.560.68——-211.67105.644——-517.52292.2——-606.95308.325543.93——538.37————6——-472.94282.29——-571.37298.6681 表4－14顶层柱内力组合柱号荷载截面恒载活载风荷载A柱M上-6.5-1.93.6-10.46-14.73M下-3.4-1.23.6-5.76-10.13N153.118.464.75195.58200.38V1.73——2.18B柱M上218.761.317.72348.26362.01M下152.045.517.72246.1262.06N517.05119.442.37787.68773.94V8.44——10.63D柱M上-279-77.412.01443.16447.45M下-183.9-54.412.01296.84304.46N453.5879.12.38655.04646.96V5.72——7.21表4－15第四层柱内力组合柱号荷载截面恒载活载风荷载A柱M上-3.7-1.35.18-6.26-12.60M下-3.7-1.35.18-6.26-12.60N333.4128.6319.56440.17460.81V2.59——3.26B柱M上127.340.742.74209.74257.89M下134.642.142.74220.46268.42N966.58236.9310.491491.601471.65V21.37——26.93D柱M上-141.2-45.716.02233.42-275.45M下-150.6-48.616.02248.76-262.14N825.59159.79.071214.291203.36V8.01——10.0981 表4－16第三层柱内力组合柱号荷载截面恒载活载风荷载A柱M上-3.7-1.37.7-6.26-15.78M下-3.7-1.37.7-6.26-15.78N507.9448.444.57677.29726.67V3.85——4.85B柱M上133.941.963.58219.34293.58M下133.141.663.58217.96292.25N1422.83354.9224.782204.282185.82V31.79——40.06D柱M上-159.8-4923.82260.36283.51M下-154.6-48.423.82253.28276.52N1196.64240.219.791772.251763.56V11.91——15.01表4－17第二层柱内力组合柱号荷载截面恒载活载风荷载A柱M上-3.7-1.310.246.2618.98M下-4.0-1.410.246.7619.47N686.4768.2579.39919.311009.79V5.12——6.45B柱M上136.642.884.4223.84324.19M下156.642.884.4256.52356.00N1874.7472.8344.682911.602901.70V42.20——53.17D柱M上-138.8-46.292.86261.2294.1M下-174-5592.86310.54342.08N1615.51303.8369.252330.662329.5V46.43——19.9281 表4－18底层柱内力组合柱号荷载截面恒载活载风荷载A柱M上-3.2-1.110.055.3817.89M下-1.6-0.520.092.6227.86N858.6886.14116.211151.011285.38V5.91——7.45B柱M上83.326.169.24136.5220.09M下41.613.1138.4868.26240.91N2334.18593.162.613631.363627.21V40.73——51.32D柱M上-99.4-30.856.51-162.4-229.29M下-49.7-15.4113.02-81.2-221.45N1938.21400.853.62886.972898.40V33.24——41.884.3.4框架梁结构配筋计算[16－21]采用HRB335级钢筋(),C30混凝土(,)箍筋选用HPB235级钢筋()查表得:相对界限受压区高度,。1）顶层梁配筋①A支座（1截面）：取M=14.73KN.mV=－81.02KN按T形截面计算，根据《混凝土规范》7.2.3中的取法，当81 KN·m属于第一种类型的T形梁，以代替b可得，可以按构造配筋选用选用410，②左边跨跨中负弯矩配筋（2截面）：M=-90.31KN·m<可以选用416，满足要求③B支座负弯矩配筋（3截面）弯矩设计值：KN·m，81 选用425，④左边跨抗剪配筋：(对于矩形截面)，属厚腹梁截面符合要求故不需要按计算配筋和验算,只需按构造配置箍筋，选用@100箍筋⑤B支座负弯矩配筋（4截面）KN·m，，可以选用625，A=2945mm2⑥右边跨跨中正弯矩配筋（5截面）KN·m按T形截面计算：KN·m属于第一种类型的T形梁，以代替b可得81 ，可以选用725，⑦D支座负弯矩配筋（6截面）KN·m，，可以选用622，As=2281mm2⑧右边跨抗剪配筋(1)剪力设计值：(2)验算截面尺寸：，属厚腹梁截面符合要求(3)验算是否需要计算配置箍筋故需要按计算配筋和验算81 选用双肢(n=2),@100箍筋()实有nAsv/s=2*50.3/100=1.006>0.756验算配箍率：=nAsv/bs=0.33%>=0.24ft/fyv=0.16%,符合要求。2）2～4层梁配筋①A支座（1截面）：取M=34.76KN/mV=81.03KN可以按构造配筋选用选用68，②左边跨跨中正弯矩配筋（2截面）：M=-70.29KN·m按T形截面计算：KN·m属于第一种类型的T形截面梁,以代替b可得:81 选用512，③B支座（3截面）M=-182.84kN·m，V=93.07选用618，④左边跨抗剪配筋：Vmax=93.07KN，属厚腹梁截面符合要求按构造配置箍筋，选用双肢(n=2),箍筋()s=100mm,即@100的双肢箍⑤B支座负弯矩配筋（4截面）Mmin=-625.13KN·m，Vmax=301.26KN81 选用725，⑥右边跨跨中正弯矩配筋（5截面）Mmax=-518KN·m按T形截面计算：KN·m>518.00KN·m属于第一种类型的T形梁选用525，⑦D支座负弯矩配筋（6截面）Mmin=-568.09KN·m，Vmax=295.71KN按构造配筋选用选用625，AS=2945mm281 ⑧右边跨抗剪配筋：Vmax=295.71KN,，截面符合要求故需按计算配置箍筋，选用双肢(n=2),箍筋@100()验算配箍率：=nAsv/bs=0.19%>=0.24ft/fyv=0.16%,符合要求。（3）底层梁配筋①A支座（1截面）：取Mmax=37.36KN·mVmax=93.6KN选用312，②左边跨中配筋（2截面）：Mmin=-83.40KN·m按T形截面计算：KN·m属于第一种类型的T形截面梁81 选用414，③B支座（3截面）Mmin=-211.67KN·m，Vmax=105.64KN选用620，④左边跨抗剪配筋：Vmax=105.64KN，属厚腹梁截面符合要求只需按构造配置箍筋，选用双肢(n=2),箍筋()@100⑤B支座负弯矩配筋（4截面）Mmin=-606.95KN·m，Vmax=308.32KN81 选用725，⑥右边跨跨中正弯矩配筋（5截面）Mmax=543.93KN·m按T形截面计算：kN·m600.7KN·m属于第一种类型的T形梁配筋选用选用820，⑦D支座负弯矩配筋（6截面）Mmin=-571.37KN·m，Vmax=298.66KN81 选用625，⑧右边跨抗剪配筋：Vmax=298.66KN，，属厚腹梁截面符合要求故需按计算配置箍筋，选用双肢(n=2),箍筋()@100验算配箍率：=nAsv/bs=0.19%>=0.24ft/fyv=0.16%,符合要求。4.3.5框架柱结构配筋计算采用对称式配筋，根据对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力公式计算。为便于施工2～4层选用同一种配筋，B柱和D柱内力接近，用同一种配筋。混凝土强度等级为，混凝土保护层厚度取a=35mm，纵筋采用Ⅱ级钢筋，箍筋采用Ⅰ级钢筋。现浇楼盖柱的计算长度可取为：底层柱l0＝1.0H其他层柱l0＝1.25H1）顶层柱配筋①A柱：取N=200.38kN，M=14.73kN·m81 ,则按构造配筋，每边配置312，每边的配筋率斜截面计算：，，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=(1.25*4200)/500=10.5查《规范》得稳定系数验算结果安全②B柱和D柱：取N=787.68KN，M=348.26KN·m,则81 每边配置420，每边的配筋率斜截面计算：，，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=(1.25*4200)/600=8.75查《规范》得稳定系数验算结果安全（二）2～4层柱配筋①A柱：取N=1009.79KN，M=19.47KN·m,则81 每边配置312，每边的配筋率斜截面计算：，，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=(1.25*4000)/500=10查《规范》得稳定系数验算结果安全②B柱和D柱：取N=2901.7KN，M=356KN·m,则81 每边配置532，每边的配筋率斜截面计算：，，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=(1.25*4000)/600=8.33查《规范》得稳定系数验算结果安全（三）底层柱配筋①A柱：取N=1285.38KN，M=27.86KN·m,则81 每边配置312，265每边的配筋率斜截面计算：，，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=5100/500=10.2查《规范》得稳定系数验算结果安全②B柱和D柱：取N=3631.36KN，M=136.5KN·m,则81 选用416712mm2每边的配筋率斜截面计算：，故只需按构造配筋选用轴心受压承载力验算：l0/b=5100/600=8.5查《规范》得稳定系数验算结果安全4.4基础结构设计[22－24]4.4.1基础结构形式及平面布置本工程基础根据岩土工程勘察报告设计，采用高强预应力混凝土管桩基础（PHC），桩径为600mm、壁厚100mm，桩长10米，并用C30混凝土填充密实。垫层用100厚C15素混凝土。基础布置形式如图4－14。81 4－14基础平面布置形式4.4.2基础结构设计及配筋计算单桩竖向承载力特征值计算如下：桩端持力层取强风化混合花岗岩。桩长约10m。up=π×0.6=1.885mAp=π×0.62/4=0.2827m2=1.885×(25×4.95+35×2.5)+2800×0.2827=1190KN式中——桩截面周长——桩周第i层土的极限侧阻力标准值——第i层土的厚度——桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值——桩端面积单桩竖向承载力设计值R=1190/2=595KN根据《桩基技术规范94-2009》，计算基础顶面竖向荷载时，应取标准组合。基础顶面竖向荷载：A柱为N=858.68+86.14+116.21=1061.03KN、M=1.6+0.5+20.09=22.19kN.m,V=5.91kNB柱为N=2334.18+593.1+62.61=2989.89KN、M=41.6+13.1+138.48=193.18KN*M、V=40.73KND柱为N=1938.21+400.8+53.6=2392.61KN、M=49.7+15.4+113.02=178.12KN*M、V=33.24KN、B柱和D柱内力相近，为施工方便，采用相同配筋。①A基础初选桩数81 n>=取九根，桩距s=3d=3×0.6=1.8m初选承台尺寸取承台边长为：2×（1.8+0.6）=4.84－15承台布置形式承台埋深1.9m,承台高1.4m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取35㎜，则承台有效高度为：=1.4-0.05-0.035=1.315m=1315㎜计算桩顶荷载设计值取承台及其上土的平均重度=20kN/则桩顶平均竖向力设计值为：N===566.81kN<595kN566.8＝566.825.6＝，符合要求基桩水平力设计值H1=H/n=5.18KN2r0Nmax=2×1×592.4=1184.8KN,符合要求。81 Ⅱ－Ⅱ斜截面=0.342故剪切系数更大，故验算从略。（7）承台受弯承载力计算566.8×3×1.6=2720.64KN.m＝选用24Φ22@200,＝9122.4沿平行x轴方向均匀布置。×3×0.75=1275.3KN.m=选用24Φ14@200，＝3693.6沿平行y轴方向均匀布置。②D基础初选桩数n>=取六根，桩距s=3d=3×0.6=1.8m,按矩形布置如图所示。初选承台尺寸取承台长边和短边为LC=BC=2×0.6+1.8×2=4.8mBC=2×0.6+1.8=3.0m承台埋深1.9m,承台高1.4m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取35㎜，则承台有效高度为：=1.4-0.05-0.035=1.315m计算桩顶荷载设计值取承台及其上土的平均重度=20kN/则桩顶平均竖向力设计值为：N===508.2kN>595kN,508.2＝508.231.2＝81 ，符合要求基桩水平力设计值H1=H/n=5.54KN2=2×529.4=1078.8kN,符合要求Ⅱ－Ⅱ斜截面=0.3，故剪切系数0.2×14300×3×1.315=11282.7KN>2=2×539.4=1078.8kN,符合要求（7）承台受弯承载力计算2×1.5×508.2=1524.6KN.m＝选用25Φ16@120,＝5027.5沿平行x轴方向均匀布置。508.2×0.6×3=914.76KN.m＝选用24Φ12@200,＝2714.4沿平行y轴方向均匀布置。4.5楼梯结构设计与配筋计算本结构采用现浇式楼梯，混凝土强度等级取C20，板采用Ⅰ级钢筋，梁纵筋采用Ⅱ级钢筋，箍筋采用Ⅰ级钢筋，楼梯上均布活载标准值：2.5kN/㎡，但规范指出，当人群密集时，楼梯均布活载宜适当增大，取3.5kN/㎡。（1）楼段板设计设板厚h=140mm约为板斜长的，板倾斜角，取1m宽板带计算①楼梯板的荷载计算恒载分项系数，活载分项系数恒载标准值：25厚水泥砂浆面层（0.167+0.28）×0.80KN/m81 三角形踏步0.5×0.167×0.28×2.09KN/m混凝土斜板0.14×4.07KN/m板底抹灰0.02×0.4KN/m小计7.36KN/m总荷载设计值P=1.2×7.36+1.4×3.5=13.73KN/m②截面设计板水平计算跨度，混凝土保护层厚度取为20mm，板的有效高度。弯矩设计值KN·m，选用，分布筋每级踏步1跟梯段板配筋详见施工图（2）平台板设计板厚取120MM，取1m宽板带计算。①荷载计算：恒载标准值：25厚水泥砂浆面层0.025×20=0.5KN/M120mm厚混凝土0.12×25=3.0KN/m板底抹灰0.02×17=0.34KN/m小计3.84KN/m总荷载设计值P=1.2×3.84+1.4×3.5=9.51KN/m②截面设计平台板的计算跨度=1.85m，板的有效高度h0=100，弯矩设计值：KN·m，81 按构造要求配筋，选用，（3）平台梁设计设平台梁截面尺寸为200mm×400mm①荷载计算恒载分项系数活载分项系数恒载标准值：梁自重0.2×（0.4－0.12）×25=1.4KN/m梁侧粉刷0.02×（0.4－0.12）×2×17=0.19KN/m平台板传来3.84×3.55KN/m楼段板传来7.36×12.36KN/m小计17.5KN/m活载标准值：3.5×（+）=9.12KN/m总荷载设计值P=1.2×17.5+1.4×9.12=33.77KN/m②截面设计计算跨度：，梁的有效高度：ln=4-0.2=3.8弯矩设计值：KN·m剪力设计值：截面按倒L形计算：属第一类T形截面：81 选用，③验算截面尺寸：，，属厚腹梁，截面符合要求④验算是否需要计算配置箍筋,需要计算配置箍筋选用双肢(n=2),箍筋()@100实有验算配箍率nAsv/bs=，符合要求。第5章结构设计—电算部分81 5.1结构计算模型结构整体分析采用软件PKPM－TAT，楼梯计算采用软件PKPM－LTCAD，基础计算采用软件PKPM－JCCAD。5.2结构分析与构件内力配筋计算考虑到以后墙体变动的情况，增加结构安全储备，不扣除门窗、洞口的面积，按照全实墙计算荷载。各柱节点荷载，梁荷载输入计算如下梁截面为300×600自重0.3×0.6××25=4.5KN梁侧粉刷2×0.02×17×（0.6-0.12）=0.33kN小计4.83kN/m梁截面为300×800自重梁侧粉刷小计6.5KN/m梁截面为300×500自重梁侧粉刷小计4.01KN/m柱截面600×600层高4m自重0.6×0.6×4×25=36kN粉刷4×0.6×0.02×17×4=3.26小计39.26KN柱截面400×400层高为4米自重0.4×0.4×4×25=16kN粉刷4×0.4×0.02×17×4=2.18小计18.18KN柱截面300×500层高4m自重0.3×0.5×4×25=15kN粉刷2×(0.5+0.3)×0.02×17×4=2.18小计17.18kN层高3.5m自重0.3×0.5×3.5×25=13.13kN81 粉刷2×(0.5+0.3)×0.02×17×3.5=1.9小计15.03KN柱截面700×600自重0.6×0.7×4×25=42kN粉刷2×(0.6+0.7)×0.02×17×4=3.54小计45.54KN连廊墙荷载0.9×0.24×19=4.1KN/m粉刷0.02×17×2×0.9=0.61KN/m梁荷载6.5KN/m小计11.21KN/m标准层楼梯间墙荷载（4-0.8）×0.2×19=12.16KN/m粉刷0.02×17×2×（4-0.8）=2.18KN/m梁荷载6.5KN/m小计20.84KN/mAB，框架梁自重0.3×0.5×25＝3.75KN/m梁侧粉刷小计4.01KN/mBD跨框架梁自重0.3×0.8×25＝6.0KN/m梁侧粉刷填充墙自重墙面粉刷小计23.27KN/m屋面边跨女儿墙荷载1.5×0.24×19=6.84KN/m粉刷0.02×17×2×1.5=1.02KN/m梁荷载6.5KN/m小计14.36KN/m5.3基础结构设计荷载简图与配筋计算基础荷载计算楼梯间填充墙墙荷载（5.1-0.8）×0.2×19=16.34KN/m81 粉刷0.02×17×2×（4-0.8）=2.18KN/m地基梁0.3×0.5×25＝3.75KN/m小计22.27KN/m教室填充墙墙荷载（5.1-0.8）×0.24×19=19.61KN/m粉刷0.02×17×2×（4-0.8）=2.18KN/m地基梁0.3×0.7×25＝5.25KN/m小计27.04KN/m连廊填充墙墙荷载1.5×0.24×19=6.84KN/m粉刷0.02×17×2×0.4.=0.27KN/m地基梁0.3×0.7×25＝5.25KN/m小计12.36KN/m填土荷载1.1×0.3×20=6.6KN/m地基梁0.3×0.5×25＝5.25KN/m小计11.85KN/m5.4结构设计图的绘制与输出[25]结构图绘制与输出应符合《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）以及国家现行的有关强制性标准、规范的规定。结构图见附录2第6章结语[26]81 本设计依据城市规划、各种建筑工程规范及一定的使用要求，结合具体施工条件完成了建筑方案设计、结构设计，并绘制了建筑图和结构图。采用⑥轴线这榀框架进行手算，并与电算结果比较。手算包括荷载计算、屋面板计算、楼面板计算、内力计算、内力组合、框架梁设计、楼梯设计和基础设计。本设计较全面考虑了工程各种制约因素和用户的各种使用要求，科学合理的完成了本教学楼工程的设计。参考文献81 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致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及一起作毕业设计的同学的支持，想要完成这个设计是难以想象的。本论文从选题到完成，每一步都是在指导教师赵志芳和李、朱两位研究生学长的指导下完成的，在此，谨向赵老师与两名学长表示崇高的敬意和衷心的感谢！还要感谢大学四年来所有的老师为我打下坚实的专业基础，正是因为有了你们的教导，此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢母校—浙江工业大学四年来对我的大力栽培。81'