学生公寓纯剪力墙结构毕业设计论文

'毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日 评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日 中国矿业大学2013届本科生毕业设计教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计教学系意见：系主任：（签名）年月日-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计1建筑设计1.1设计基本资料1.1.1工程概况本工程为徐州市管道中学学生公寓，建筑面积，使用房间（居室）面积：21.78m2，辅助房间：厕所面积24.42m2；盥洗室面积19.14m2；宿舍管理员办公室面积21.78m2；洗衣房面积：21.78m2，交通联系部分：走廊面积110.88m2；楼梯间面积21.78m2。本工程所在地处于江苏省徐州市泉山区。根据建筑物功能使用、经济性能等要求及该地区建筑行业的发展水平，该公寓楼采用钢筋混凝土框架结构。在方案的设计过程中考虑基地环境、使用功能、结构选型、施工、材料、设备、建筑经济等，从建筑物功能与形式等几个方面进行了探索。设计主要依据按照国家建筑、结构设计规范，根据徐州市泉山区工程地质条件、地震设防烈度、气象资料等有关资料进行设计。工程名称：徐州市管道中学学生公寓；工程层数：6层；结构类型：钢筋混凝土框架结构；工程环境：本工程位于徐州市泉山区；地面粗糙度：C类；抗震设防类别：丙类；场地类别：Ⅱ类；设计使用年限：50年；结构重要性系数：1.0；现浇钢筋混凝土房屋抗震等级：三级；环境类别：地面以上一类，基础：二（a）类；抗震设防烈度为7度（第二组别），设计地震基本加速度值为；各层层高均为，女儿墙高，建筑物总高度为-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计；室内外高差为，无地下室。1.1.2原始设计资料1）气象资料本地区属暖温带半湿润季风气候。年平均气温14.0℃，七月26.8℃，一月-0.4℃。极端最高温43.3℃（1928年7月5日），极端最低气温-18.9℃（1955年1月6日）。年日照时数为2284至2495小时，日照率52％至57％，年均无霜期200至220天，年均降水量800至930mm，年平均总降雨量853.1mm，雨季降水量占全年的56％，雨量多集中在每年的7～9月份，主要气象灾害有旱、涝、风、霜、冻、冰雹等。气候特点是：四季分明，气候温和，光照充足，雨量适中，雨热同期。四季之中春、秋季短，冬、夏季长，春季天气多变，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒潮频袭。最大冻土深度24cm。年平均相对湿度69%。主导风向为E、NEE风，年平均风速2.40m/s，风荷载0.5kPa。2）基本地形及地质水文资料（1）气候：具有大陆性气候特点，属温带气候，四季分明，雨量充沛。（2）工程地质：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求，到需注意冲沟、岩脉，建筑物总平面布置应尽量避开，以免导致建筑物倾斜、拉裂。经本次勘察，在钻孔深度范围内，自上而下共揭露地基土4层。层①为杂填土，层②为第四纪全新世（Q4）新近沉积土，层③为第四纪全新世（Q4）一般沉积土，层④为第四纪晚更新世（Q3）老沉积土，现将各层土的工程地质特征分述归纳如下：层①杂填土，灰黄色，含碎砖瓦石块建筑垃圾。层②粉土：灰黄色，湿，稍密，夹薄层黏土，无光泽反应，摇振反应迅速，干强度低，韧性低。层③粉质黏土:-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计灰褐色，可塑～软塑，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。层④含砂姜黏土：褐黄色，可塑～硬塑，含铁锰质结核及钙质结核，局部钙质结核富集，切面光滑，干强度高，韧性高。该层未揭穿，下部无软弱土层。本工程地基土体的平均重度取20kN/m3；粘土的孔隙比及液性指数均大于0.85；地基承载力特征值取180kN/m2。（3）水文地质：本地区地下水靠天然降水补给，地下水由东、东南向西、西北方向流动，与地形坡度一致。（4）地震工程地质：地质运动以断裂运动为主，褶皱运动为辅，断层裂缝较多，老的断层有三条：峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象，地壳运动比较活跃，尤其是花石沟断层比较明显，裂隙地面可见。根据有关方面分析：虽然断层较多，但断层并无应力积聚条件，故历史上从未发生过较大地震（最大三级），国家地震局和省地质局确定为7度设防区。1.2建筑设计说明1.2.1建筑平面设计本工程设计的是徐州市管道中学学生公寓，应根据公寓楼的功能要求和学生的规模及生活需求，进行合理设计，确定各类用房的平面布置，达到布局合理、互不干扰、有利于疏散等目的。公寓楼平面宜布置为内廊的形式。根据使用要求、建筑面积、结构选型等情况确定开间和进深，故本工程选用开间为，进深为。1）房间使用面积、形状、大小的确定居室的床位布置尺寸不应小于下列规定：两个单床长边之间的距离0.60m；两床床头之间的距离0.10m；两排床或床与墙之间的走道宽度1.20m；居室应有储藏空间，每人净储藏空间不宜小于-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计；严寒、寒冷和夏热冬冷地区可适当放大.储藏空间的净深不应小于0.55m。设固定箱子架时，每格净空长度不宜小于0.80m，宽度不宜小于0.60m，高度不宜小于0.45m。书架的尺寸，其净深不应小于0.25m，每格净高不应小于0.35m。贴临卫生间等潮湿房间的居室、储藏室的墙面应做防潮处理。表1.1居室类型与人均使用面积类型人数项目1类2类3类4类每室居住人数（人）123~468人均使用面积（m2/人）单层床、高架床1685——双层床———43储藏空间壁柜、吊柜、书架注：本表中面积不含居室内附设卫生间和阳台面积图1.1居室单元的分类如下图居室内应有便于存衣物的储藏空间，宜设固定书架。使用人数在4人及4人以上时，厕所与盥洗应分隔设置。本设计因为框架结构，柱子在室内凸出，所以房间进深采用为6.6m,面宽为3.3m的六人间居室。2）门窗的大小及位置确定门的宽度及高度、开启方式、数量及位置的确定：根据规范要求，宿舍-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计入口门洞宽度不应小于，高度不应小于；宿舍内卫生间门洞宽度不应小于，高度不应小于，宿舍外窗窗台高度不应低于0.90m。本设计中公寓楼大门、一楼侧门采用双扇门、阳台门采用推拉门外，其余均采用单扇门。尺寸及各层数量如1.2表：表1.2门窗表窗的大小及位置确定：主要是考虑到室内采光和通风的要求。本工程设计中，一般的窗户均采用铝合金窗平推窗，具体布置位置见建筑平面图、立面图。按规范要求窗地面积比≥1：8。3）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,建筑物内部的交通联系部分包括：水平交通空间—走道；垂直交通空间—楼梯；交通枢纽空间—门厅、过厅等。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。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计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，由于本工程采用的是内廊式走道，根据《宿舍建筑设计规范JGJ36-2005》规定，故走道宽度（两轴线宽度）为2400mm。设计楼梯时，还应使其符合《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）、《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)和其他有关单项建筑设计规范的规定。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。楼梯常见种类：板式楼梯、梁式楼梯，根据其特点及实际工程的需要，本工程采用板式楼梯，其具有下表面平整，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，其斜板厚为跨度的1/25-1/30。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0.55m+（0～0.15m）计算，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。本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用300mm，故本工程楼梯采用一部双跑楼梯。楼梯间进深的估算：取踏步为b×h=300mm×150mm,则每层踏步数为N=H/h=3.6/0.15=24,梯段水平投影长度L=（0.5N-1）b=11×300=3300mm。踏步的净长度为（3050-100）×0.5=1475mm,考虑中间休息平台的净宽度大于踏步的长度，其次考虑扶手在中间休息平台上伸出1/2个踏步宽，所以中间休息平台的总宽度至少为1475+300×0.5=1625mm,所以取休息平台的总净跨度为1800mm。在楼层平台处，踏步起始步退离转角至少为一个踏面宽，即300mm。根据以上可得楼梯间进深至少为1800+3300+300=5400mm,那么按居室进深6600mm布置楼梯间定能满足要求。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计楼梯扶手：扶手高度不应小于0.9m,楼梯水平段栏杆长度大于0.5m时，其扶手高度不应小于1.05m,因本设计顶层有水平扶手，为统一，扶手高度均采用1.1m。综上所述：梯段板的净跨为3.3m，当楼梯梯段不大（大约3m以内），且荷载较小时，可采用板式楼梯，且板式楼梯便于施工、美观和增大净空高度等优点。本设计采用板式楼梯。交通联系枢纽──门厅：门厅作为建筑交通系统的枢纽，是人流出入汇集的场所，门厅的大小、面积各不相同，门厅面积大小主要根据建筑物的使用性质和规模确定，与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道、楼梯宽度的总和，人流比较集中的公共建筑物，门厅对外出入口的宽度，一般按每100人0.6m计算。公寓楼大门的开启方式采用外开启的弹簧旋转门。1.2.2建筑立面设计根据《宿舍建筑设计规范JGJ36-2005》规定：居室在采用单层床时，净高不应低于2.60m；在采用双层床或高架床时，净高不应低于3.40m。本设计采用双层床，所以层高采用3.6m，满足规范要求。又根据徐州地区抗震烈度为七度，宿舍应为丙类建筑物，根据抗震设计规范，则抗震设防烈度为七度，其建筑物的长宽比限值为6，此楼房的长宽比为2.96满足要求。为了使楼梯间有良好的通风和采光，又不使框架梁在楼梯间的窗户处打断，所以楼梯间休息平台上窗高设置为1.8m。同时还应考虑各出入口、雨棚等细部构件的处理。立面设计要体现出虚实凹凸的立面效果作用，也满足人使用需求。建筑底部勒脚出需进行防水防潮处理，顶层女儿墙与其它层墙面采用相同做法和处理。1.2.3建筑剖面设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计建筑剖面图旨在反映出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系，则建筑剖面设计的主要内容包括：建筑层高、层数的确定，采光、通风的处理以及空间的组织与利用等。建筑的剖面设计，首先要根据建筑的使用功能确定其层高和净高。建筑的层高是指从楼面（地面）至楼面的距离；而净高是指从楼面至顶棚（梁）的距离。本工程设计的是一栋学生公寓楼，立面简洁大方，考虑室内使用性质和活动特点、采光通风、结构类型、室内空间比例的要求等综合因素，各层层高均为3.6m。1.2.4建筑装饰设计外墙面采用贴灰褐色瓷砖和饰面碎石；窗户采用浅蓝色塑钢窗；门采用灰白色的木门，具体制造与生产商联系；室内地面采用灰白色地砖地面；卫生间采用防水地砖楼面。1.2.5室内环境设计（采光、通风、照明）宿舍内的居室、公共盥洗室、公共厕所、公共浴室和公共活动室应直接自然通风和采光，走廊宜有自然通风和采光。采用自然通风的居室，其通风开口面积不应小于该居室地板面积的1/20；表1.3室内采光标准房间名称侧面采光采光细数最低值（%）窗地面积比最低值（Ac/Ad）居室11/7楼梯间0.51/12公共厕所、公共浴室0.51/10注：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计1．窗地面积比值为直接天然采光房间的侧窗洞口面积A与该房间地面面积A之比；2．本表按Ⅲ类光气候单层普通玻璃铝合金窗计算，当用于其他光气候区时或采用其他类型窗时，应按现行国家标准《建筑采光设计标准》GB/T50033的有关规定进行调整；3．离地面高度低于0.80m的窗洞口面积不计入采光面积内。窗洞口上沿距地面高度不宜低于2m。由此可得本设计满足规范的通风采光和照明的要求。1.2.6建筑防火设计根据《建筑防火设计规范GB50016——2006》进行建筑防火设计，该规范使用于9层以下，高度24m以下的工业与民用建筑。本建筑的结构为框架结构，根据使用的材料性能，本建筑的耐火等级为二级，防火分区的最大允许面积为2500,本建筑的面积约为4548.96,分为两个防火分区，因为该建筑为6层，所以每个防火分区必须有两部楼梯（即两个安全出口）。为了满足安全疏散和美观的要求，宿舍楼正面中部设置一个供正常出入的大门，走廊端头设置安全疏散门。建筑结构自身的防火保护：在结构外表面喷涂防火材料，以保证建筑结构的强度降低速度不是太快，以达到防火要求。建筑物内部配备完善的消防设施，其布置间距由规范确定，本设计主要配置消防栓。1.2.7建筑抗震设计《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.1.2条规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。徐州地区抗震设防烈度为7度，故进行抗震设防。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计建筑根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁四个抗震设防类别。甲类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，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标注；丙类建筑应属于除甲、乙、丙类以外的一般建筑，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。丙类建筑的抗震等级应由《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)确定，本设计属于框架结构，7度抗震设防，高度小于24m，故为三级框架。1.2.8细部构造总说明1）勒脚：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。本工程只需设水平防潮层。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。为了提高防潮层的抗裂性能，常采用厚的配筋细石混凝土防潮层。2）散水-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计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。3）楼地面工程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。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0.020。4）屋面工程屋面具体做法详见《江苏省建筑配件标准图集施工说明》（苏J01-2005）。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。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。5）门窗工程设计门窗时应考虑大小比例、尺度、造型、组合方式、应满足坚固耐用，开启方便，关闭紧密，功能合理，便于维修的要求。在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。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。6）油漆构件防锈、防腐工程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。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。屋面架空硬木板须经防虫、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。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。7）基础工程根据现行《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第3.0.1条-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计，将基础分为三个安全等级：甲级、乙级、丙级。本设计基础的安全等级为乙级，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。本工程采用独立柔性基础。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。由《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.1.1条，基础的埋置深度，应按下列条件确定：①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；②作用在地基上的荷载大小和性质；③工程地质和水文地质条件；④相邻建筑物的基础埋深；⑤地基土冻胀和融陷的影响。综合以上因素：本设计初选基础梁顶面到室外地面的距离为500mm，室内外高差为450mm,则底层柱高=3600+500+450=4550mm1.3建筑细部构造具体做法1）屋面做法：由《江苏省建筑配件标准图集施工说明》（苏J01-2005）1、SBS改性沥青防水卷材；2、100厚阻燃型苯乙烯泡沫塑料保温板；3、20厚1:3水泥砂浆找平层（上刷聚氨酯防水涂料一层）；-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计4、水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块，最薄处30厚；5、20厚1:3水泥砂浆找平层；6、100厚钢筋混凝土板；7、20厚石灰抹灰；2）楼面做法：由《江苏省建筑配件标准图集施工说明》（苏J01-2005）（一）各房间、走廊及楼梯采用水磨石1、15厚1:2白水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡2、刷素水泥浆结合层一道3、20厚1:3水泥砂浆找平层4、100mm现钢筋混凝土楼面（二）卫生间采用地砖楼面1、10厚地砖楼面，干水泥擦缝，或1:1水泥砂浆勾缝2、撒素水泥面（洒适量清水）3、20厚1:2干硬性水泥砂浆结合层4、刷素水泥浆（或界面剂一道）5、100mm现钢筋混凝土楼面3）地面做法：由《江苏省建筑配件标准图集施工说明》（苏J01-2005）（一）各房间、门厅、过道、楼梯及防烟前室采用水磨石地面1、15厚1：2水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡2、素水泥浆结合层一道3、20厚1：3水泥砂浆找平层4、60厚C15混凝土5、100厚碎石或碎砖夯实6、素土夯实-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计(二)卫生间采用地砖地面（有防水层）1、8～10厚地面砖，干水泥擦逢2、撒素水泥面（洒适量清水）3、20厚1：2干硬性水泥砂浆（或建筑胶水砂浆）粘结层4、素水泥浆（或界面剂一道）5、40厚C20细石混凝土6、防水层B.聚氨醋三遍涂膜防水层，厚187、60厚C15混凝土，随捣随抹平8、100厚碎石或碎砖夯实9、素土夯实4）外墙做法：1、300厚加气混凝土2、外墙外保温岩棉板3、刷外墙涂料4、6厚1：2水泥砂浆粉面（水刷带出小麻面）5、12厚水泥砂浆打底5）内墙做法：1、内墙两侧均为20厚石灰砂浆抹灰；2、刷界面处理剂一层；3、200厚加气混凝土砌块。6）踢脚做法：1、10厚地砖素水泥擦缝；2、5厚1:1水泥细砂结合层；3、12厚1:3水泥砂浆打底。7）墙基防潮：1、20厚1:2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计8）台阶做法：1、花岗石条石规格厚度和宽度，按台阶设计要求，长度1000～1500表面剁平；2、30厚1:3水泥砂浆结合层；3、素水泥浆一道；4、100厚C30号现捣钢筋混凝土φ6双面钢筋中距150（厚度不包括踏步三角部分），台阶面向外坡2%；5、150厚碎石或碎砖垫层；6、素土夯实（坡度按工程设计）。9）坡道做法水泥防滑坡道：1、20厚1:2水泥砂浆抹面15宽金刚砂防滑条，中距80，凸出坡面；2、素水泥浆一道；3、80厚C15混凝土；4、200厚碎石灌M2.5混合砂浆；5、素土夯实。10）散水（宽度800mm，坡度3%做水磨石面层）：1、40厚C20细石混凝土，撒1:2水泥黄砂压实抹光；2、120厚碎石，灌M2.5混合砂浆；3、素土夯实，向外坡。11）女儿墙：1、6厚水泥砂浆罩面；2、12厚水泥砂浆打底；3、200厚混凝土砌块；4、20厚水泥砂浆找平。12）排水雨水管：直径100mm高级塑料落水管。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计13）门窗：1、木门、塑钢窗。14）油漆：1、楼梯扶手为油漆蜡克罩面；2、楼梯栏杆为不锈钢套管；3、木门油一底二度栗色调和漆；4、所有铁件油防锈漆一度、银粉漆二度，深入墙内木料为热柏油防腐。15）踢脚（采用大理石踢脚）：1、稀水泥浆擦缝，10~20厚大理石板；2、厚1:2水泥砂浆灌缝。16）基础：采用柱下独立基础，基础采用C30混凝土，有垫层，垫层厚度100mm，垫层混凝土标号为C10，基础具体尺寸与做法详见基础设计。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2结构设计2.1结构设计资料工程名称：徐州市管道中学学生公寓工程规模：主体6层；结构类型：框架结构；工程环境：本工程位于江苏省徐州市区。本地区抗震设防等级为7度，第二组别，设计基本地震加速度值为0.10g；场地类别：Ⅱ类；建筑类别：丙类；防火等级：二级地面粗糙度：C类现浇钢筋混凝土框架抗震等级：三级结构重要性系数：1.0环境类别：地面以上Ⅰ类，基础为二（a）设计使用年限：50年2.2结构方案选取2.2.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。本公寓楼的建筑高度为22.3m，共计六层，每层层高度3.6-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计m，在楼层高度及建筑物高度均比较小的情况下，其结构的抗侧刚度及抗震性都较容易满足。根据教学楼的功能使用性，要求建筑平面布置比较灵活，可以形成较大的使用空间。经各方案比较筛选，我选用框架结构作为该教学楼的竖向承重体系。2.2.2水平方向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。现浇楼盖结构：可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。其余结构不详加说明。叠合楼盖：在预制钢筋混凝土薄板上，再现浇一层钢筋混凝土并使之共同工作的楼盖结构。其优点是整体性好，刚度大，施工方便，节省模板。预制板楼盖：可分为预制预应力大楼板和预制预应力多孔板，其施工方便，工业化程度高，但刚度较小，整体性较差，抗震性弱，在抗震区使用较少。组合楼盖：由底部的压型钢板和上部的混凝土现浇层所组成。其优点是自重轻、楼板厚度小、节省模板、施工方便、施工周期较短；缺点是用钢量大，造价高。经各方案比较筛选，我选用现浇楼盖结构中的肋梁楼盖为该教学楼的水平向承重体系。2.2.3基础形式选取根据现行《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计和地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性，将基础分为三个安全等级：甲级、乙级、丙级。本设计基础的安全等级为乙级，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。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，且基础顶面宜低于室外设计地面，同时有要便于周围排水沟的布置。由《建筑地基基础设计规范》第5.1.1条，基础的埋置深度，应按下列条件确定：①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；②作用在地基上的荷载大小和性质；③工程地质和水文地质条件；④相邻建筑物的基础埋深；⑤地基土冻胀和融陷的影响。因该地区工程地质条件较好，地基承载力较高，能满足一般建筑物的要求。加上建筑物柱网布置均匀，平面布置比较对称，故采用独立基础。2.2.4其他结构形式选取框架楼梯结构形式选取：因楼梯间的开间较小，选取施工支模方便，外观轻巧的板式楼梯。2.2.5结构平面布置图及框架计算简图(1)结构布置原则①结构平面形状和立面体形宜简单、规则，是各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；②控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计③尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，便于设计和施工；④房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。本公寓楼根据上述结构布置原则，结构平面采取单一的“一”字形平面，立面上也采取平整的立面，避免凹进或凸出。平面上各房间尽量布置对称，楼梯的布置也是对称的，使各部分的刚度均匀，减少结构产生扭转的可能性。(2)柱网布置在本公寓楼结构的柱网布置上，根据建筑平面设计和结构布置的原则，采用内廊式的建筑平面，中间为走廊，两侧为居室。因此，横向为四排柱三跨对称布置的框架，其跨度分别为6.6m、2.4m、6.6m；横向框架之间的跨度均为6.6m，柱网布置如图2.1所示。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。梁轴线取至板底，2~5层柱高度即为层高，取3.6m；底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.1柱网布置图-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计(3)承重框架的布置柱网确定后，沿房屋的纵横向两个方向均应布置梁系，因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。但是为了计算方便起见，可以把实际空间框架结构看成纵横两个方向的平面的平面框架，这种简化仅限于方形或矩形的规则平面。沿建筑物长向的称为纵向框架，沿建筑物短向的称为横向框架。它们分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式不同而按不同的方式传递。按楼面竖向荷载传递路线的不同，承重框架的布置方案可以有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重三种方案。横向框架承重体系有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，纵向框架有利于房屋内的采光与通风，而混合框架整体性好，受力均匀，有利于抗震，由于本公寓楼考虑抗震，采用双向框架承重方案和现浇楼面的屋楼盖体系。(4)选取第七榀框架进行设计计算，一榀框架结构的计算简图如图2.2所示。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.2框架结构计算简图2.3梁、柱截面尺寸估算2.3.1．材料选取根据本设计房屋的类型、抗震设防烈度和房屋的高度查表得，本建筑的抗震等级为三级。楼盖、房屋均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取为100mm，各层梁、柱的混凝土等级均为C35(Ec=3.15×104N/mm2，fc=16.7N/mm2-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计，ft=1.57N/mm2)，纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋(fy=360N/mm2)，其余钢筋用HPB300级钢筋(fy=270N/mm2)。基础垫层采用C10混凝土。2.3.2梁截面尺寸估算依据框架结构的主梁截面高度及宽度可由下确定：（1）横梁截面高度：梁截面高度为梁跨度的（为满足承载力、刚度及延性要求）；框架梁的截面宽度不宜小于，且不宜大于4。截面宽度可取梁高，同时不宜小于柱宽，且不应小于。（2）纵梁截面高度：梁截面高度为梁跨度的（为满足承载力、刚度及延性要求）；框架梁的截面宽度不宜小于，且不宜大于4。截面宽度可取梁高，同时不宜小于柱宽，且不应小于。=(～),=（）且，其中横梁跨度：，纵梁。由此估算的梁截面尺寸如下：横梁主框架梁：纵向主框架梁：次梁：2.3.3柱截面尺寸估算柱的轴压比应小于轴压比限值的要求:-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中：N---柱组合的轴压力设计值；F---按简支状态计算的柱的负载面积；---为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可依据实际荷载计算，也可近似取12～15；---考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2；n---验算截面以上楼层层数；---柱截面面积；---混凝土柱轴压比强度设计值；框架柱轴压比限值，此处可近似取值，即对三级抗震等级，取为0.85；即求得取柱截面为正方形，则柱截面边长为430mm,结合实际情况，并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸为。2.3.4框架梁柱截面特征由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特征。框架梁柱的线刚度计算1．柱子计算首层柱子：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计二至五层柱子：2．梁计算：第7轴梁为中框架梁，,各层梁截面相同，AB跨、CD跨梁为BC跨梁为2.4竖向荷载计算2.4.1恒载标准值计算1.不上人屋面恒载4mm厚SBS改性沥青防水卷材100厚阻燃型苯乙烯泡沫塑料保温板20厚1:3水泥砂浆找平层（上刷聚氨酯防水涂料一层水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩块，最薄处30厚20厚1:3水泥砂浆找平层-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计100厚钢筋混凝土板20厚石灰抹灰合计4.532．楼面恒载(1)走廊、室内采用水磨石楼面15厚1：2白水泥百石子（或掺有色石子）磨光打蜡刷素水泥浆结合层一道20厚1：3水泥砂浆找平层现浇钢筋混凝土楼面100mm20厚石灰抹灰合计3.34(2)卫生间10厚地砖楼面，干水泥浆擦缝5厚1：1水泥砂浆结合层20厚1：2干硬性水泥砂浆结合层附设卫生间防水层100mm现浇钢筋混凝土楼面沉箱合计11.213．梁自重主梁：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计次梁：主梁自重：主梁构造层抹面：20厚抹面合计4.192次梁自重：主梁构造层抹面：20厚抹面合计2.3744.柱自重KZ1:KZ1：柱自重：抹灰层：10厚混合砂浆合计9.515.墙自重(1)外纵墙自重底层和标准层：300厚加气混凝土-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计外墙外保温岩棉板：刷外墙涂料6厚1：2水泥砂浆粉面（水刷带出小麻面）12厚水泥砂浆打底内侧20mm厚抹灰合计2.89（2）内纵墙自重及内横墙自重底层和标准层:200厚加气混凝土3厚粉刷石膏面层罩面15厚粉刷石膏干混砂浆打底合计1.852（3）女儿墙自重墙重及压顶重水泥砂浆抹面合计1.7122.4.2活载标准值计算1.屋面及楼面活载标准值由表查得：宿舍楼楼面为2.0卫生间2.5-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计消防疏散楼梯3.5不上人屋面0.5不上人屋面均部活荷载标准值0.5楼面活荷载标准值2.02.屋面雪荷载标准值式中：---屋面积雪分布系数，屋面坡度时，取1.0---基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的自重确定，取0.35屋面雪荷载与均布活载不同时考虑，两者取大值。2.5水平地震作用计算及内力、位移分析根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.3.1条得可变荷载的组合值系数。顶层重力荷载代表值包括：屋面及女儿墙自重、50%屋面雪荷载、纵横梁自重、半层柱自重、半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布活荷载、纵横梁自重、楼面上、下个半层的柱高及墙体自重。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计水平地震作用在房屋的纵向和横向，本例以横向水平地震作用的计算。对于高度不超过40m，以剪切变形为主，且以质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法的简化方法计算水平地震作用。该方法将结构简化为作用于各楼层位置的多质点葫芦串，结构底部剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。为计算各质点的重力荷载代表值，先分别计算各楼层梁、柱、板、柱的重量；各楼层墙体的重量，然后按以楼层为中心上下各半各楼层的重量集中于该层的原则计算各质点的重力荷载代表值。2.5.1计算单元取第7轴横向框架进行计算，计算单元宽度为6.6m，如下图所示：图2.3横向框架计算单元如图所示2.3由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。2.5.2框架侧移刚度计算-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计1．横向框架线刚度的计算下表为横向框架线刚度的计算表，表中Ec为混凝土弹性模量。为矩形梁截面惯性矩，为考虑翼缘影响，乘以惯性矩增大系数增大系数的梁截面惯性矩，对于中框架梁和边框架梁增大系数分别取2.0和1.5.表2.1横向框架梁线刚度的计算表截面（mmxmm）部位跨度（M）Ec()300x600边6.65.43.155.155中2.45.414.175采用值法对各横向框架柱进行了侧移刚度计算，计算过程见表表2.2边柱AD侧移刚度计算表层数截面层高混凝土惯性矩线刚度（一般层）（一般层）（kN/m）(m×m)（m）（kN/m2）（m4）kN·m（底层）（底层）2-60.60×0.603.63.1510.8×945000.5460.2141872510.60×0.604.553.1510.8×748000.6890.44219164-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计表2.3中柱BC侧移刚度计算表层数截面层高混凝土惯性矩线刚度(一般层)（一般层）（kN/m）(m×m)（m）（kN/m2）（m4）（kN·m）（底层）（底层）2-60.60×0.603.63.1510.8×945002.0460.5064427510.60×0.604.553.1510.8×748002.5840.67329179横向框架2~6层D值之和：（18725+44275）=126000横向框架首层D值之和：=（19164+29179）=96686=96686/126000=0.77>0.7，故该框架为规则框架。2.5.3重力荷载标准值计算1.各层梁、柱、板自重标准值柱重力荷载代表值：标准层：底层：板重力荷载代表值：屋面：楼面：梁重力荷载代表值：主梁：次梁：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2.各层墙（外墙）自重标准值计算（1）女儿墙重（2）外墙自重（3）内墙自重3.各层门窗自重标准值计算4.各层（各质点）自重标准值计算（1）首层（墙+梁+板+柱）（2）二～五层（墙+梁+板+柱）（3）六层（墙+梁+板+柱）2.5.4重力荷载代表值计算重力荷载代表值G取结构和构件自重标准值和可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值系数取为:①雪荷载：0.5，②屋面活载：0.0（不计入）,③按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5即重力荷载代表值=恒载+组合值系数活载（1）首层：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（2）二～五层：（3）六层：则集中于各楼层标高处的重力荷载代表值计算如图2.4所示图2.4各质点的重力荷载代表值2.5.5横向水平荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算1．横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算（1）横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由下面公式计算。楼层剪力的计算-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计层间相对位移结构定点位移式中：---集中在k层楼面处的重力荷载代表值；---为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；---第i层的层间侧移刚度；、---分别为第i、k层的层间侧移；为同层内框架柱的总数。表2.4结构顶点的假想侧移计算见下表层次（mm）（mm）61053.061053.061260008.36221.2751284.742337.812600018.55212.9141284.743622.5412600028.75194.3631284.744907.2812600038.95165.6121284.746192.0212600049.14126.6611302.817494.839668677.5277.52结构基本自振周期计算，对于质量和刚度分布比较均匀的框架结构等，其基本自振周期可按下式计算：式中—考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，取0.7。—假想集中在各层楼面处的重力荷载代表值-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计为水平荷载，按弹性方法所求的的结构顶点假想位移（m）。则0.75s（2）水平地震作用及楼层地震剪力计算根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.2条规定，高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀，以及近似于单质点体系的结构，可用底部剪力法计算水平地震作用。1）结构总水平地震作用标准值（结构等效总重力荷载），按下式计算：式中：---集中于质点i的重力荷载代表值；C---等效系数；其大小与结构的基本周期与场地条件有关，当结构基本周期小于0.75s时，此系数可近似取0.85,即2）本设计抗震设防烈度7度，设计地震分组为第二组，场地类别为地面以上Ⅱ类场地，设计地震基本加速度值为0.1g。地震影响系数：式中：---地震影响系数；---地震影响系数最大值，由抗震设防烈度查表得在多遇地震情况下取0.08（查表得）---特征周期（s）,查表取0.4---曲线下降段的衰减指数，按下式确定-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计T---结构自振周期（s）---阻尼调整系数，按下式确定则3）结构总水平地震作用标准值因不需考虑结构顶部附加水平地震作用。各质点水平地震作用的标准值（=1,2,3,4,5,6）各楼层地震剪力按下式计算：式中：---框架地i层的层间剪力---作用在k层楼面处的水平荷载具体计算过程见下表:表2.5各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计层次622.551053.0623746.500.23789.289.2518.951284.7424345.820.24391.5180.7415.351284.7420491.60.20577.2257.9311.751284.7415095.70.15156.9314.828.151284.7410470.630.10539.5354.314.551302.815927.790.05922.2376.5100140.411.000各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布图见图2.5（a）重力荷载代表(b)水平地震作用分布图(c)层间剪力分布图图2.5各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布图（3）水平地震作用下的位移计算为防止框架抗震墙的框架—抗震墙等结构中的非结构构件在多遇地震作用下，按弹性方法计算的楼层层间最大位移应符合下式要求：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中：---为多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的层间弹性位移；h---为计算楼层高；---为弹性层间位移角限值，钢筋混凝土框架为；由《建筑抗震设计规范》GB50011—2010第5.5.1条规定的位移角限值。由于建筑总高度小于50m,故不用考虑结构的顶点位移与总高度之比，因此顶点位移满足要求。水平地震作用下框架结构的层间位移及结构顶点位移分别按下列各式计算，计算过程见下表。表中还算出了各层的层间弹性位移角式中：---层间位移；---结构顶点位移表2.6横向地震作用下的位移验算层次689.21260000.7113.3936001.975180.71260001.4312.6836003.974257.91260002.0511.2536005.693314.81260002.509.2036006.902354.31260002.816.7036007.811376.5966863.893.8945508.55由上表得出，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为，满足弹性层间位移角限值的规定，其中-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计，由规范查得。（4）水平地震作用下的框架内力计算计算水平荷载作用下的内力一般有两种方法。一种是反弯点法，另一种是D值法。对第三轴线横向框架内力进行计算。反弯点法在考虑柱侧移刚度d时，假设节点转角为，亦即恒梁的线刚度假设为无穷大。对于层数较多的框架，由于柱轴力大，柱截面也随着增大，梁柱相对线刚度比较接近，甚至有时柱的线刚度反而比梁大，这样，上述假设将产生较大误差误。D值法对框架柱的侧移刚度和调整反弯点高度做了修正。D值法的改进之处：柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。当横梁刚度与柱子线刚度的比不是很大时，柱子两端相差较多，尤其在最上和最下层，其反弯点并不在柱的中央。显然，影响柱子两端节点转角的主要因素有以下三项：梁柱线刚度比；该柱所在楼层的位置；上下梁相对线刚度的比值；上下层层高的变化。修正后的柱侧移刚度用D表示，此法又称“D值法”，它是对反弯点法求多层框架内力的一种改进。1）计算依据由求得框架第i层的层间剪力后，层柱分配的剪力及该柱上、下端的弯矩、分别按下列各式计算：柱端剪力：下端弯矩：上端弯矩：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中,—层柱的侧移刚度；—为该层柱的计算高度；—框架柱的反弯点高度比；—框架柱的标准反弯点高度比，根据上下梁的平均线刚度和柱的相对线刚度的比值，总层数，该层位置，由表查出。—上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，根据上下梁相对线刚度比值及查得，对于最下层可不考虑。—上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。由上层层高对该层层高的比值及查得，对于最上层可不考虑。—上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。由下层层高对该层层高的比值及查的，对于最下层可不考虑。其中，、、、查附录中的表可得。其中是根据表：倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比查得。本设计中底层柱需考虑，第2层柱需考虑修正值，其余柱均无需修正。具体计算过程及结果见下表，表2.7地震作用下各层柱端弯矩及剪力计算-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计柱型层次边柱AD63.689.21260001872513.260.5460.2712.8934.8553.6180.71260001872526.850.5460.3735.7660.943.6257.91260001872538.330.5460.4562.175.933.6314.81260001872546.780.5460.4575.7892.6223.6354.31260001872552.650.5460.55104.2585.2914.55376.5966861916474.630.6890.70237.7101.87柱型层次中柱BC63.673.71260004427525.92.0460.437.355.9453.6180.71260004427563.52.0460.45102.87125.7343.6257.91260004427590.622.0460.5163.12163.1233.6314.812600044275110.622.0460.5199.12199.1223.6354.312600044275124.52.0460.5224.1224.114.55376.59668629179113.622.5840.56289.5227.47注：表中M单位为，V单位为.2）梁端弯矩、剪力及柱轴力别按下式计算。其中梁线刚度取自表2.5，具体计算过程见表2.8。梁端弯矩、剪力以及柱轴力分别按下列各式计算：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中:、---分别表示节点左右梁的线刚度；、---分别表示节点左右梁的弯矩；---为柱在层的轴力，以受压为正。表2.8地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层层层数A柱端弯矩AB跨B柱端弯矩BC跨C柱端弯矩CD跨ABBCCD634.8534.8515.155.9440.8440.8455.9415.134.85573.7973.7944.02163.03119.01119.01163.0344.0273.794111.66111.6671.82265.99194.17194.17265.9971.82111.663154.72154.7297.8362.24264.4264.4362.2497.8154.722161.07161.07114.27423.22308.95308.95423.22114.27161.071206.12206.12121.9451.57329.65329.65451.57121.9206.12层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱634.8515.16.67.5740.8440.842.434.037.5726.46573.7944.026.617.85119.01119.012.499.1825.42107.794111.6671.826.627.8194.17194.172.4161.8153.22241.83154.7297.86.638.26264.4264.42.4220.3391.48423.872161.07114.276.641.72308.95308.952.4257.46133.3639.611206.12121.96.649.7329.65329.652.4274.71182.9864.65-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。2）表中量纲为，量纲为，量纲为。（5）水平地震作用下框架的内力图图2.6水平地震作用下框架弯矩图（单位：）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2.6风荷载作用下的位移验算及内力计算2.6.1风荷载标准值风荷载标准值按下式计算（）式中：---基本风压；按由《建筑结构荷载规范》（GB50009-2010）全国基本风压分布图，给出的年一遇的风压采用，徐州地区为；---风荷载体型系数；应按《荷载规范》规定采用，迎风面0.8，被风面-0.5；---风压高度变化系数；查表得出，按地面粗糙度C类，为有密集建筑群的城市市区；---高度z处的风振系数。《荷载规范》规定，对于高度大于30且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计房屋高度H=22.75m<30m,且,则不考虑，取1.0风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。其中7榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层的计算高度应从室外地面算起。具体计算过程见下表表2.9风荷载标准值计算表层次622.051.30.770.350.3516.55.7755.775518.451.30.710.350.3223.767.60313.378414.851.30.650.350.29623.767.03320.411-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计311.251.30.650.350.29623.767.03327.44427.651.30.650.350.29623.767.03334.47714.051.30.650.350.29625.257.47441.9512.6.1风荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算（1）风荷载作用下的框架结构的内力和侧移计算过程与地震载作用下的框架结构的内力和侧移计算相同，在此略。表2.10风荷载作用下的位移验算层次65.7751260000.0461.24036000.13513.3781260000.1061.19436000.29420.4111260000.1621.08836000.45327.4441260000.2180.92636000.61234.4771260000.2740.70836000.76141.951966860.4340.43445500.95由上表得出，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为，满足弹性层间位移角限值的规定，其中，由规范查得。表2.11风载作用下各层柱端弯矩及剪力计算柱型层次63.65.775126000187250.860.5460.270.842.26-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计边柱AD53.613.378126000187251.990.5460.372.654.5143.620.411126000187253.030.5460.454.916.0033.627.444126000187254.080.5460.456.618.0823.634.477126000187255.120.5460.5510.148.2914.5541.95196686191648.320.6890.7026.511.36柱型层次中柱BC63.65.775126000442752.032.0460.42.924.3853.613.378126000442754.702.0460.457.69.3143.620.411126000442757.172.0460.4511.6214.233.627.444126000442759.642.0460.517.3517.3523.634.4771260004427512.112.0460.521.821.814.5541.951966862917912.662.5840.5632.2625.35注：表中M单位为，V单位为.表2.12风载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层数A柱端弯矩AB跨B柱端弯矩BC跨C柱端弯矩CD跨ABBCCD62.262.261.184.383.23.24.381.182.2655.355.353.3012.238.938.9312.233.305.3548.658.655.8921.815.9115.9121.85.898.65312.9912.997.8228.9721.1521.1528.977.8212.99214.914.910.5739.1528.5828.5839.1510.5714.9121.521.512.7347.1534.4234.4247.1512.7321.5-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱52.261.186.60.523.23.22.42.670.522.1555.353.36.61.318.938.932.47.441.838.2848.655.896.62.215.9115.912.413.264.0319.34312.997.826.63.1521.1521.152.417.637.1833.82214.910.576.63.8628.5828.582.423.8211.0453.78121.512.736.65.1934.4234.422.428.6816.2377.27注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左风作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。2）表中量纲为，量纲为，量纲为。（2）风荷载作用下框架的内力图-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.7风荷载作用下的框架弯矩图（单位：）2.7竖向荷载作用下框架结构的内力计算2.7.1一榀横向框架上的荷载计算（1）恒载计算-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图2.8所示：图2.8各层梁上作用的恒载分布图a、对于第6层：、分别代表边横梁、中横梁的自重，为均布荷载形式、分别代屋面板、中跨屋面板传给横梁的梯形、三角形恒荷载形式为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同条件，将其化成等效均布荷载和。=6.795kN/m合计：边跨=13.31+4.192=17.502kN/m中跨=6.795+4.192=10.987kN/m、为边纵梁传给柱的恒载集中力，、为中纵梁传给柱的恒载集中力。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计1）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→边纵梁→柱次梁自重→边纵梁→柱屋面板（三角形）→边纵梁→柱纵向框架梁自重女儿墙自重合计2）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→中纵梁→柱次梁自重→中纵梁→柱屋面板（三角形）→中纵梁→柱纵向框架梁自重中跨屋面板（梯形）→中纵梁→柱合计b、对于1～5层：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计、分别代表边横梁、中横梁的自重及墙重，为均布荷载形式、分别代屋面板、中跨屋面板传给横梁的梯形、三角形恒荷载形式为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同条件，将其化成等效均布荷载和。=5.01kN/m合计：边跨=10.85+9.81=20.66kN/m中跨=4.192+5.01=9.2kN/m、为边纵梁传给柱的恒载集中力，、为中纵梁传给柱的恒载集中力。1）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→边纵梁→柱次梁自重→边纵梁→柱-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计屋面板（三角形）→边纵梁→柱纵向框架梁自重外墙自重合计2）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→边纵梁→柱次梁自重→边纵梁→柱屋面板（三角形）→边纵梁→柱纵向框架梁自重内墙自重中跨屋面板（梯形）→中纵梁→柱合计（2）活载计算在活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图2.9所示：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.9各层梁上荷载作用分布图a、对于第6层：、分别代屋面板、中跨屋面板传给横梁的梯形、三角形恒荷载形式为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同条件，将其化成等效均布荷载和。=0.75kN/m、为边纵梁传给柱的恒载集中力，、为中纵梁传给柱的恒载集中力。1）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→边纵梁→柱屋面板（三角形）→边纵梁→柱-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计合计2）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→中纵梁→柱屋面板（三角形）→中纵梁→柱中跨屋面板（梯形）→中纵梁→柱合计b、对于1～5层：、分别代屋面板、中跨屋面板传给横梁的梯形、三角形恒荷载形式为了计算方便，对于梯形荷载和三角形荷载，可以根据支座弯矩相同条件，将其化成等效均布荷载和。=3.0kN/m、为边纵梁传给柱的恒载集中力，、为中纵梁传给柱的恒载集中力。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计1）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→边纵梁→柱屋面板（三角形）→边纵梁→柱合计2）、的计算：屋面板（梯形）→次梁→中纵梁→柱屋面板（三角形）→中纵梁→柱中跨屋面板（梯形）→中纵梁→柱合计2.7.2内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图2.8,所得弯矩图如图2.8a。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相叠加而得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重。1.恒载作用下梁内力计算（1）对于顶层：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计；（2）对于第1～5层；①利用弯矩二次分配法得到下面横向框架的弯矩传递过程，如图2.10-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.10弯矩二次分配法计算竖向永久荷载作用下框架弯矩②恒荷载作用下的框架弯矩图如图2.11所示-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.11恒载作用下弯矩图（单位：）（3）恒载作用下梁的剪力以及柱的轴力计算。①梁端剪力由两部分组成-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计A.荷载引起的剪力，计算公式为：；分别为均布荷载B.弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡即AB②柱的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，底层轴力为柱顶轴力加上柱的自重，其余轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。计算过程见表2.13；内力图如图2.12，图2.13所示表2.13恒载作用下的梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩b引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=-VCVAVBN顶N顶657.7613.181.76059.5213.18181.54216.67568.1811.040.43068.6111.04443.29489.66468.1811.040.61068.7911.04705.22762.83368.1811.040.61068.7911.04967.151036268.1811.040.57068.7511.041229.081309.13168.1811.041.05069.2311.041491.451582.74注：N底=N顶+柱自重标准层柱自重底层柱自重（4）由柱轴力计算柱的剪力-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中：分别为经弯矩分配后柱的上下端弯矩，L为柱长度。表2.14恒载作用下的柱端剪力层数边柱AD中柱BCVV649.6838.0324.3633.3627.6917.00532.3334.5018.5626.8527.0614.98434.5034.5019.1727.0627.0615.03334.5033.9919.0327.0626.9415.00235.3042.6721.6627.4330.7516.16122.1311.069.2317.398.697.24-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.12恒载作用下的剪力图（单位：）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.13恒载作用下柱的轴力图（单位：N）2．活荷载作用下梁的内力计算（1）对于第6层；-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（2）对于第1～5层；①利用弯矩二次分配法得到下面横向框架的弯矩传递过程，如图2.14所示-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.14弯矩二次分配法计算竖向活荷载作用下框架弯矩-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计①活荷载作用下的框架弯矩图如图2.15所示图2.15活载作用下弯矩图（单位：）（3）恒载作用下梁的剪力以及柱的轴力计算。①梁端剪力由两部分组成-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计A.荷载引起的剪力，计算公式为：；分别为均布荷载B.弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡即AB②柱的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，底层轴力为柱顶轴力加上柱的自重，其余轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。计算过程见表2.15；内力图如图2.16，图2.17所示。表2.15活载作用下的梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩b引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=-VCVAVBN顶N顶64.850.90.0304.880.913.1317.75519.403.60.22019.623.665.7688.87419.403.60.18019.583.6118.35159.95319.403.60.18019.583.6170.94231.03219.403.60.17019.573.6223.52302.1119.403.60.30019.703.6276.23373.3注：N底=N顶+柱自重标准层柱自重底层柱自重（4）由柱轴力计算柱的剪力-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中：分别为经弯矩分配后柱的上下端弯矩，L为柱长度。表2.16活载作用下柱端剪力层数边柱AD中柱BCVV65.228.323.764.006.402.89510.789.815.748.047.634.3549.819.815.457.637.634.2439.819.675.417.637.604.23210.0412.146.167.748.674.5616.293.152.624.912.452.04-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.16活载作用下的剪力图（单位：V）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.17活载作用下柱的轴力图（单位：N）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2.8横向框架内力组合本设计中内力组合的具体设计内容，通过设计任务的调整，利用PKPM设计软件完成。2.8.1结构抗震等级钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。本结构为高21.6m的钢筋混凝土房屋，设防烈度7度，根据《建筑抗震规范》（GB50011-2010）可知，抗震等级为三级。2.8.2框架梁内力组合荷载组合时，为使框架结构的水平构件先于竖向构件屈服，即强减弱弯，形成粱铰破坏机制，同时避免粱支座处负筋拥挤现象，竖向荷载内力，两端取0.85的放大系数。相应的跨中弯矩也增大。按照框架活载全部作用于框架梁上求得的跨中弯矩乘以1.2的放大系数。本工程考虑了三种内力组合，即：非抗震：1.2恒+1.4活1.35恒+0.7×1.4活1.2恒+0.9×1.4(活+风)抗震：1.2×(恒＋0.5活)＋1.3地震对于本工程来说，[(1.2恒+1.4风)]和[1.2恒+0.9×1.4(活+风)]这两种内力组合，与考虑地震作用的组合相比较小，对结构设计不起控制作用，故不考虑。本工程在计算时，对竖向荷载作用下的梁支座弯矩没有进行调幅。对于框架梁，一般只组合支座截面-和以及跨中截面的。柱的最不利内力有下列三种形式：①及相应的N、V。②及相应的、V。③及相应的、V。选底层边柱1和底层边梁1进行电算组合结果如下：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计PKPM软件进行计算以及内力组合时考虑了活荷载的不利布置，对各种布置下的活载内力计算形成内力包络图如下图所示。图2.18剪力包络图（单位：）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.19弯矩包络图（单位：）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.20轴力包络图（单位：N）PKPM计算给出了每根梁的56种组合情况下弯矩、轴力、剪力数值大小，并从该56种组合中选取不同截面的控制组合对梁进行配筋。本节中选取部分和梁的控制组合结果摘录如下：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计表2.17梁1（底层边梁）控制组合结果V=131.60NO.27Vr=132.65NO.29Asv/s=0.58Asmin=360Umaxb=0.003Umaxt=0.005V1.5h=85.78Asv1.5h/s=0.00(B=0.30,H=0.60,L=6.60Rc=35)梁下部截面12345678910111213M-97.41-100.17-108.83-116.23-114.66-103.84-89.96-84.48-89.68-93.80-90.13-85.55-79.32As(1)450384418447441433462433346359344327450As(2)450000000000000梁上部截面12345678910111213M239.54162.95104.4656.8315.73000037.5889.02153.07226.25As(1)954635401215590000142340595897As(2)954000000000000PKPM给出了梁、柱56种组合情况。从该56中组合中选取4种控制组合对柱的配筋及轴压比验算。在梁的配筋设计中则对梁选择13个截面，分别选择这些截面的上部和下部控制组合下的内力对不同截面进行配筋。具体分析如下：以梁1为例（见附表2），从56种组合中选择对梁13个截面的控制弯矩大小进行上下截面的配筋。另外选择组合15和组合53，分别为梁左支座和梁右支座处剪力最大所对应的组合用于梁箍筋的配置。2.8.3框架柱内力组合框架柱的控制截面为柱上、下端截面。其中，框架柱控制截面最不利内力组合一般有以下几种：①︱M︱max及相应的N和V；②Nmax及相应的M和V；③Nmin及相应的M和V；④︱V︱max及相应的N。这四组内力组合的前三组来计算柱在正截面受压承载力，以确定纵向受力钢筋数量，第四组用以计算斜截面受剪力以确定箍筋数量。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计PKPM计算给出了每根柱的56种组合情况下弯矩、轴力、剪力数值大小，并从该56种组合中得到4种控制组合用于柱配筋及验算。另外，PKPM给出了底层4根柱的柱底标准组合用于基础结构设计，其中每根柱考虑26种组合。本节中选取部分柱控制组合及配筋结果摘录如下（选取具代表性的两根边柱和两根中柱，柱编号见图2.15）：表2.18柱1（底层边柱）控制组合结果(B=0.600,H=0.600,Lx=4.55,Ly=4.55Rc=35)柱顶柱低组合号弯矩轴力剪力弯矩轴力剪力136.042284.4515.03-18.02-2383.9115.0313130.211754.74-67.5-259.34-1816.24-67.551-85.721113.5586.05-237.10-1164.2486.0553126.161494.98-69.18-257.32-1545.24-69.18PKPM给出了梁、柱56种组合情况。从该56中组合中选取4种控制组合对柱的配筋及轴压比验算。在梁的配筋设计中则对梁选择13个截面，分别选择这些截面的上部和下部控制组合下的内力对不同截面进行配筋。具体分析如下：以柱1为例，从56种组合中选择的控制组合为以下四种：NO.1、NO.13、NO.51、NO.53。另外，组合56情况下，其柱顶弯矩较大而轴力最小，用于控制柱顶截面的受力主筋配置；组合51情况下，其剪力最大且轴力较大，用于控制柱箍筋的配置；组合53情况下，柱底轴力最大用于验算轴压比，显然轴压比0.366满足要求。2.8.4梁柱弯矩设计值调整从理论上，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。但实际上在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值，而是通过引入承载力抗震调整系数-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计来提高其承载力。对于轴压比小于0.15的偏心受压柱，因柱的变形能力与梁接近，故其承载力抗震调整系数与梁相同。表2.19承载力抗震调整系数受弯梁偏压柱受剪轴压比〈0.15轴压比〉0.150.750.750.800.85考虑地震作用时，横向框架梁的截面设计采用下面的表达式：式中：—框架梁内力组合设计值，包括组合的弯矩和剪力的设计值；—框架梁承载力设计值；—承载力抗震调整系数，由《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表5.4.2查得。因此，框架梁截面设计时，组合表中与地震作用组合的内力均应乘以后，进行框架梁截面配筋。为了避免框架柱脚过早屈服，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点处，柱端组合弯矩设计值应符合下式要求：式中：——节点上下柱端截面弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配；——节点左右梁端截面组合的弯矩设计值之和；——柱端弯矩增大系数，一级框架取1.7，二级框架取1.5，三级框架取1.3。抗震设计时，三级框架柱的柱端部的剪力设计值应按下式调整：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计式中：V——为柱端截面组合的剪力设计值；——为柱的静高；——分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值，应符合上述柱端弯矩设计值调整的要求；——为柱端剪力增大系数，一级框架取1.2，二级框架取1.3，三级框架取1.2。2.9框架截面设计2.9.1框架梁以第一层AB框架梁的计算为例,说明计算方法和步骤。1、梁的最不利内力经以上计算可知，梁的最不利内力如下：支座处弯矩：跨间：调整后剪力：V=169.7kN2、梁的正截面受弯承载力计算抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量，跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：1)考虑跨间最大弯矩处-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计按T形截面设计，翼缘计算宽度按跨度考虑，取==2.2m=2200mm；按梁间距考虑时,=b＋Sn=300＋6600=6900mm；按翼缘厚度考虑时，h0=600-30=570mm,/h0=100/570=0.175＞0.1,此种情况不起控制作用,故取:=2200mm。梁采用混凝土强度等级为C35,，梁内纵向钢筋选Ⅲ级热轧钢筋（==360N/mm2）因为：（-）=1.0×16.7×2200×100×（570-）=1910.5kN·m＞116.23kN·m属第一类T形截面。下部跨间截面按单筋T形截面计算：===0.0097=1-=0.0097实配钢筋416，=804mm2==max=0.21％，满足要求。梁端截面受压区相对高度：==＜=0.518满足抗震设计要求。2)考虑两支座处由《抗震结构设计》第五章第5.4.1-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（2）提高梁延性的措施知，在计算粱端该截面受压区高度时，由于受压钢筋在梁铰形成时呈现不同程度的压曲失效，一般可按受压钢筋面积的60%且不大于同截面受拉钢筋的30%考虑。将下部跨间截面的416钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，，再计算相应的受拉钢筋，即：支座A上部：==由说明有富余，且达不到屈服，可近==实配钢筋：218+220，=1137mm2支座Bl上部：==实配钢筋：218+220，=1137mm2==max=0.21％，满足要求。/=0.42＞0.3，满足梁的抗震构造要求。3、梁斜截面受剪承载力计算1)验算截面尺寸==570mm/b=570/300=1.9＜4，属于厚腹梁；=0.25×1.0×16.7×300×570=713.9kN＞169.7kN-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计可知，截面符合条件。2)箍筋选择及梁斜截面受剪承载力计算梁端加密区箍筋根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表6.3.3的要求，跨中非加密区箍筋选用双肢箍筋8@200,加密区箍筋选用双肢8@100，加密区长度取1.5h=1.5×600=0.95m，箍筋采用Ⅰ级HPB300热轧钢筋，＝270N/mm满足构造要求。配筋图如图2.21所示：图2.21梁配筋图2.9.2框架柱1、柱截面尺寸验算根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），对于三级抗震等级，剪跨比宜大于2，轴压比小于0.-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计9，在框架结构设计中，为了体现“强柱弱梁”的原则，《建筑抗震设计规范》第6.2.2条规定，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：式中—节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析分配；—节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；—柱端弯矩增大系数，一级取1.7，二级取1.5，三级取1.3。除排架结构柱外，其他偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值为：2、柱正截面承载力计算以首层A柱底为例说明，根据A柱内力组合表，近似取支座中心处弯矩，并与柱端组合弯矩比较后，选出最不利内力进行配筋。1)最不利组合一：=259.34kN·m×1.15=298.24kN·m，N=1816.24kN附加偏心距-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即：600/30=20mm，故取20mm轴向力对截面重心的偏心距=M/N=298.24×106/（1816.24×103）=164.2mm柱的计算长度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），对于现浇楼盖的底层柱初始偏心距：=+=164.2+20=184.2mm根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中6.2.3条规定，弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比不大于0.9且轴压比不大于0.9时，若构件的长细比满足下式的要求，可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响；否则应按截面的两个主轴方向分别考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响。式中：、—分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件梁端截面按结构弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为，绝对值较小端为，当构件按单曲率弯曲时，取正值，否则取负值；—构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离；—偏心方向的截面回转半径。，初步判别为大偏心。轴向力作用点至受拉钢筋合力点之间的距离：对称配筋：=/h0=N/=1816.24×103/(16.7×600×570)=0.318＜=0.518为大偏压情况。==[N-(1-0.5)]//(-)-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计==235.1mm21)最不利组合二：=85.72kN·m×1.15=98.58kN·m，=1113.55kN附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即：600/30=20mm，故取20mm轴向力对截面重心的偏心距=M/N=98.58×106/（1113.55×103）=88.52mm柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的底层柱初始偏心距：=+=88.52+20=108.52mm，初步判别为小偏心。轴向力作用点至受拉钢筋合力点之间的距离：=+按上式计算时，应满足N＞及Ne＞0.43；因为N=1113.55kN＜=0.518×16.7×600×570=2958.5kN,故可按构造配筋，且应满足=0.7％，单侧配筋率＞0.2％，故:=>bh=0.2％×600×600=720mm2选218+220（==1137mm2）2)最不利组合三：=2383.91kN,=18.02kN·m×1.15=20.72kN·m附加偏心距取20mm-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计轴向力对截面重心的偏心距：=M/N=20.72×106/（2383.91×103）=8.697mm初始偏心距：=+=8.69+20=28.69mm=28.69mm＜0.3=0.3×570=171mm故为小偏心受压轴向力作用点至受拉钢筋合力点之间的距离：=+/2-=28.69+600/2-30=298.69mm=+按上式计算时，应满足N＞及Ne＞0.43；因为N=2383.91kN＜=0.518×16.7×600×570=2958.5kN,故可按构造配筋，且应满足=0.7％，单侧配筋率＞0.2％，故:=>bh=0.2％×600×600=720mm2选218+220（==1137mm2）总配筋率=3×1256/（600×600）=1.047％＞0.7％（柱截面纵向钢筋的最小配筋率）3、柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例进行计算，由前可知，上柱柱端弯矩设计值：=130.21kN·m=259.34kN·m根据《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）第11.4.3规定，一、二、三级的框架柱组合的剪力设计值应按下式调整：式中、—分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值；-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计—柱的净高度；—柱剪力增大系数，一级取1.2，二级取1.3，三级取1.1。则框架柱的剪力设计值：V==1.1×（130.21+259.34）/（4.55-0.1）=96.29kN根据《混凝土结构设计规范》第11.4.7条，框架柱斜截面受剪承载力应符合下列公式：式中—框架柱的剪跨比，可取，此处，为柱净高；当<1.0时，取=1.0；当>3.0时，取=3.0；—当考虑地震作用组合的框架柱轴向压力设计值，当。==0.014＜0.2(截面符合要求)=259.34×103/(96.29×570)=4.7＞3(取=3.0)其中：取柱上下端的较大值，与相应的轴力：N=1816.24kN>0.3=0.3×16.7×600×570=1713.4kN故取N=1713.4kN=＜0故只需按照构造配置箍筋，根据《混凝土结构设计规范》表11.4.12-2规定，加密区长度取截面高度、和（底层为-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计）三者中的最大值，故柱底加密区的长度取。根据构造要求，三级抗震等级的框架柱箍筋加密区的最大间距为，中的较小值，柱根取，为柱纵向钢筋的直径。故柱端加密区箍筋选用48@100。经计算得第一层中柱的轴压比，根据《混凝土结构设计规范》查得柱箍筋加密区的箍筋的最小配筋特征值，则最小体积配筋率为：柱箍筋的体积配筋率：，满足要求。非加密区还应满足，故柱非加密区箍筋配置为48@200，柱端箍筋配置为48@100。柱的配筋图如图2.22所示：图2.22柱配筋图（柱底）2.10楼板设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计图2.23楼板布置图以标准层的楼板为例进行说明。现浇钢筋混凝土楼板的厚度为,混凝土强度等级采用C35级，钢筋采用HPB300级。按双向板计算以图中6～7轴线间的A区格计算为例。（1）荷载计算：恒载标准值计算：活载标准值计算：荷载设计值：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计（2）计算跨度：中跨，为轴线间距；边跨，为边梁宽。因为该区格为边跨，故，。（3）内力计算：取宽的板计算板跨中弯矩及支座最大负弯矩，由：（为短跨方向，为长跨方向）查《实用建筑结构设计手册》得：kN·mkN·mkN·mkN·m（4）截面设计截面有效高度计算：跨中截面，短跨方向；长跨方向；支座截面近似取，由于该板与梁整体现浇，故跨中截面与支座截面弯矩设计值应折减20%。计算配筋时，取内力臂系数，则，具体计算结果表2.20所示以方向为例计算。，实配钢筋为10@200（）。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计表2.20板A的配筋计算结果截面折减后配筋实有跨中方向803.161548@150335方向700.8647.98@150335支座方向804.962428@150335方向803.3818810@2003222.11楼梯设计本节所设计的是建筑物的中部楼梯，其建筑布置图如图2.27所示。底层高，楼梯踏步尺寸：。采用板式楼梯，混凝土强度等级为C35，梯段板与平台梁采用HRB400钢筋，平台板采用HPB300钢筋，楼梯上均布荷载标准值。图2.24楼梯平面布置图-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2.11.1楼梯梯段板设计板倾斜度，，梯段板板厚为梯段斜板板长（l/30-1/25），故，取宽板带计算。（1）荷载计算恒载计算水磨石面层三角形踏步120厚混凝土斜板20厚板底抹灰楼梯扶手重恒荷载标准值合计活荷载标准值荷载分项系数：总荷载设计值：（2）截面设计板水平计算跨度，取板的保护层厚度为，则板有效高度，考虑斜板两端与平台梁整体相连的嵌固作用，则弯矩设计值kN·m则-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计则配筋率：满足要求。实配钢筋：10@150（），分布钢筋为8@200。2.11.2平台板设计平台板的板厚取，取宽板带计算，钢筋选用HRB400,混凝土强度等级为C35。（1）荷载计算磨光水磨石面层100厚混凝土斜板20厚板底抹灰恒荷载标准值合计活荷载标准值荷载分项系数：总荷载设计值：（2）截面设计板的计算跨度：，板的有效高度：，则弯矩设计值kN·m则-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计选配8@200,AS＝251mm2则配筋率：满足要求2.11.3平台梁设计平台梁截面：，钢筋选用HRB400，混凝土强度等级为C35。（1）荷载计算梁自重20厚梁侧粉刷平台板传来的恒载梯段板传来的恒载恒荷载标准值合计活荷载标准值荷载分项系数：总荷载设计值：（2）截面设计梁的跨度，按简支梁计算跨中弯矩和梁端剪力：kN·m截面按倒L形梁计算：①梁正截面承载力计算：翼缘宽度，翼缘厚度-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计，梁的有效高度，则，故按第一类T形截面计算。实配钢筋选用216（），梁上部钢筋选用216，则配筋率：满足要求。②梁斜截面受剪承载力计算：截面校核：，属厚腹梁，混凝土强度等级为C35,不超过C50，则，按式验算，则截面尺寸满足要求。判断是否按计算配置箍筋：故无需计算配置箍筋，按构造配置箍筋。2.12基础设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计设计基础的荷载包括：①框架柱传来的弯矩、轴力和剪力（可取设计底层柱的相应控制内力），②基础自重，回填土的重量。基础类型的选取：由于本建筑柱距较大为6600mm，因而采用柱下独立基础。本节设计内容以轴线7～7对应框架边柱为例，具体计算如下：该榀框架四根柱子柱距分别为6600mm，2400mm，6600mm.基础梁截面尺寸选取本设计为三级抗震框架，独立基础间应设置基础梁，基础梁尺寸：，取，取1、荷载选取：《建筑抗震设计规范》规定：不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。本设计为高度22.05m的6层学生公寓楼，所以不需要进行天然地基及基础的抗震承载力验算。（1）基础冲切验算及配筋计算采用荷载基本组合柱底内力基本组合具体数据摘录如下表。表2.21柱底内力基本组合表荷载类别259.341816.24-67.5-18.022383.91-15.03（2）计算基础面积以及地基承载力验算时用荷载标准组合柱底内力标准组合具体数据摘录如下表。表2.22柱底内力标准组合荷载类别-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计192.11345.36-50.0-17.682287.77-14.74基础梁顶的机制砖墙砌到室内地面标高处。基础梁重基础梁上墙荷载重:则基础梁传给基础的荷载为：该工程框架层数不多，地基土较均匀且柱距较大，所以选择独立基础，根据地质报告，基础埋深在粘土以下，取基础砼强度等级为C35，，钢筋采用HRB400，，HPB300，，垫层厚，素砼，每边比基础宽出。2.、基础尺寸及埋置深度初步确定基础的计算：（1）、选择基础埋深,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)要求，当采用独立基础时，基础埋深指基础底面到室内地面的距离，至少取建筑物高度的，则基础高度取，故基础埋深：（2）、地基承载力的深度修正当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时地基承载力按下式修正式中，ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，根据粘土的物理性质，查地基承载力修正系数表ηb＝0.3、ηd＝1.6-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计b——基础底面宽度（m），当b<3m按3m取，b>6m按6m取，先暂取3mγ－基础底面以上土的重度，取20kN/m2γm－基础底面以下土的加权平均重度，取20kN/m2综上，＝180+0.3×20×（3-3）+1.6×20×（1.75-0.5）=220kN/m2（3）、基础底面尺寸轴心受压时，假定基础地面的基底压力为均布分布，设计时应满足下式：式中：——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力，；——上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，kN；——基础自重设计值和基础上的土自重，kN。对一般实体基础，可近似取（为基础自重和其上土重的平均重度，可取=20）——修正后的地基承载力特征值将表达式代入上式，并满足，可得但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大20%~40%，当采用正方形基础底面形式时，b==4.07m=4254mm，取，4000mm>3000mm,则需对进行再次修正，故则-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计，则取。4、地基承载力验算根据规范，地基承载力验算公式①②第一组内力组合：组合下地基承载力验算：=192.1，=50.0KNW=1/6b==10.67显然，，，，满足要求。第二组内力组合：组合下地基承载力验算：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计=17.68kN/，=2287.77kN,V=14.74显然，，，综上所述，地基承载力满足要求。5、基础高度验算独立基础除应满足构造要求外，还应根据柱与基础交接处混凝土抗冲切承载力要求确定。此外，还应满足抗剪承载力的要求。本设计中需验算柱与基础交接处的受冲切承载力（1）对柱基础截面进行抗冲切验算，采用下列公式计算：①②按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.2.7条，当时,取。当时,取，其间按线性内插法取用。式中：—受冲切承载力的截面高度影响系数。—冲切破坏锥体最不利一侧的计算长度，。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计—冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽,=0.6m；—冲切破坏锥体最不利一侧斜截面下边长，取柱宽加俩倍基础有效高度；—冲切验算取用的部分基底面；。即为：取=50mm,采用C35级混凝土：=+2=0.6+2=2.1m=(0.6+2.1)/2=1.35=—按荷载效应基本组合计算并考虑结构重要性系数的基础地面基反力设计值（扣除基础自重及其上的土自重），当为偏心受力可取用最大的地基反力设计值；组合下冲切验算：=259.34，=1816.24,=67.5kN组合下冲切验算：=18.02，=2383.91,=15.03kN-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计综上所述，基础冲切验算满足要求6、基础底板配筋计算基础底板在地基压力的作用下，两个方向均存在弯矩，需对底板两个方向都配置受力钢筋，控制截面取在柱与基础的交接处，计算时地基基础视作固定在柱边的四面挑出的悬臂板①︱M︱max组合下配筋计算：=259.34，=1816.24,=67.5kN则截面矩:截面弯矩:－截面I－I至基底边缘最大反力处的距离，则,-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计则实配钢筋:16@200（）。实配钢筋:14@130（）。②Nmax组合下配筋计算：=18.02kN/，=2383.91kN,V=15.03则截面矩:截面弯矩:－截面I－I至基底边缘最大反力处的距离，则-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计,则实配钢筋:14@130（）。实配钢筋:14@130（）。经比较两组荷载知，组合下配筋起控制作用，则基础的最终配筋为：长边方向（）：14@130；短边方向（）：14@130。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2.25基础结构详图-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计参考文献[1]中华人民共和国建设部．GB/T50104-2010．建筑结构制图标准．北京：中国建筑工业出版社，2010[2]中华人民共和国建设部．GB/T50353-2005．建筑工程建筑面积计算规范．北京：中国计划出版社2005[3]中华人民共和国建设部．GB50009-2012．建筑结构荷载规范．北京：中国建筑工业出版社，2012[4]中华人民共和国建设部．GB50016-2006．建筑设计防火规范．北京：中国建筑工业出版社，2006[5]中华人民共和国建设部．GB50007-2011．建筑地基基础设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2011[6]中华人民共和国建设部．GB50223-2008．建筑工程抗震设防分类标准．北京：中国建筑工业出版社，2008[7]中华人民共和国建设部．GB50011-2010．建筑抗震设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2010[8]中华人民共和国建设部．GB50010-2010．混凝土结构设计规范．中华人民共和国国家标准．北京：中国建筑工业出版社，2010[9]中华人民共和国建设部．GB50068-2001．建筑结构可靠度设计统一标准．北京：中国建筑工业出版社，2001[10]中华人民共和国建设部．JGJ3-2010．高层建筑混凝土结构技术规程．北京：中国建筑工业出版社，2010[11]中华人民共和国住房和城乡建设部．GB/T50476-2008．混凝土结构耐久性设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2002[12]江苏省工程建设标准站．苏J01-2005．05系列江苏省工程标准设计图集施工说明．北京：中国建筑工业出版社，2005.[13]夏军武,贾福萍,龙帮云,李富民,丁北斗,常鸿飞．结构设计原理[M]-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计．徐州：中国矿业大学，2009[14]鲁彩凤，贾福平，常虹.土木工程制图与计算机绘图[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007[15]陆可人等．房屋建筑学与城市规划导论[M]．南京：东南大学出版社，2007[16]李廉锟．结构力学[M]．北京：高等教育出版社，1995[17]梁兴文，史庆轩．土木工程专业毕业设计指导[M]．北京：科学出版社，2002[18]杨志勇．土木工程专业毕业设计手册[M].武汉：武汉理工出版社，2004[19]严正庭．混凝土结构实用构造手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997[20]王社良．抗震结构设计[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2005[21]周景星等．基础工程[M]．北京：清华大学出版社，2006[22]叶列平．混凝土结构[M]．北京：清华大学出版社，2005[23]包世华，张桐生．高层建筑结构设计和计算[M]．北京：清华大学出版社，2005-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计专题研究：应力状态下混凝土抗碳化性能的研究摘要:进行了碳化环境下预应力混凝土试件的耐久性试验研究，阐述了在应力和碳化共同作用下的混凝土结构破损机理及规律。试件为无应力、弯曲受拉和直接受压的应力状态，采用加速碳化的试验方案。分别引进kwc和VR反映碳化深度与混凝土质量、强度和应力水平的关系，建立了应力状态下的混凝土碳化深度的多因素预测模型。结果表明：拉、压应力分别加快和减缓了混凝土的碳化速率，且应力越大，碳化速率的改变越大；VR可以反映碳化速率的变化趋势。施加预应力能够控制混凝土裂缝的发展，消除或限制裂缝的宽度，因此，预应力混凝土结构的耐久性比普通混凝土结构的耐久性更好。关键词：混凝土结构耐久性应力碳化腐蚀1引言1.1研究意义作为当代土木工程中用量最大、用途最广的建筑材料之一，混凝土在工程建设中占据着举足轻重的地位。随着新工艺、新材料的研制，轻质、高强及绿色混凝土的出现足以满足当代复杂建筑结构的高标准要求，解决混凝土的力学性能已不再是难题，然而更多的混凝土结构，由于耐久性不足导致提前失效的现象却层出不穷，由此带来的巨大经济损失更是不可估量，为此解决混凝土耐久性问题已迫在眉睫。1.2国内外混凝土碳化问题研究现状混凝土碳化是大气中的CO2气体不断向混凝土内部扩散，与混凝土中碱性物质反应，从而导致混凝土PH值降低的缓慢而复杂过程[1]。混凝土碱度降低，其钢筋表面钝化膜遭到破坏后引起钢筋锈蚀，进而导致保护层开裂、脱落，严重影响混凝土的承载能力，混凝土耐久性遭到威胁。然而，影响混凝土碳化的因素很多，例如水灰比、矿物掺合料、CO2浓度、-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计环境温度以及施工因素等。基于此，为深入研究各种因素对混凝土碳化的影响，国内外专家进行了大量的研究。方璟[9]通过实验研究了不同水灰比混凝土的抗碳化性能，实验结果发现：混凝土的抗碳化性能与水灰比密切相关，水灰比越大，混凝土抗碳化性能越弱；水灰比在0.55以下，其抗碳化性能基本可以保证，水灰比大于0.65后，混凝土的抗碳化性能明显降低.K.Sisomphon[10]研究了不同粉煤灰掺量混凝土的抗碳化性能，试验结果发现，与不掺粉煤灰的基准试件相比，粉煤灰掺量在20-30%时，混凝土碳化作用相对缓慢，超过50%后碳化深度明显增大，即混凝土中粉煤灰掺量越高，其抗碳化性能越差。宋华、牛荻涛等[11]通过研究粉煤灰和矿渣粉复掺对混凝土抗碳化性能的影响，发现粉煤灰、矿渣复掺时，混凝土的抗碳化性能随着粉煤灰掺量的增加、矿渣掺量的减少而降低。刘亚芹[12]、谢东升[13]等均通过实验证实了混凝土的碳化深度与二氧化碳浓度的平方根成正比。李学斌[14]研究了同一粉煤灰掺量的混凝土试件在不同养护条件下的抗碳化性能，实验结果发现，混凝土在100%高湿度养护下，试样的碳化程度较要60%低湿度养护下的试件低。基于上述试验的研究成果，并结合Fick第一定律，国内外专家建立了大量混凝土碳化模型，进而为更准确的预测混凝土结构寿命提供了依据。2应力状态下的混凝土碳化试验2.1试验方案试验研究了在碳化侵蚀环境下，应力状态、水灰比(指质量比，下同)、保护层厚度等因素对混凝土碳化速率的影响。试件分为无应力状态、拉应力状态和压应力状态3类，每一类试件根据水灰比和应力水平的不同分为若干工况，详见表1。其中，ft为混凝土抗拉强度，fc为抗压强度。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计表1混凝土碳化试件的试验工况项目水灰比工况应力状态无应力状态0.4100.520拉（压）应力状态0.410.3ft(0.3f)c20.5ft(0.5f)c30.7ft(0.7f)c0.540.3ft(0.3f)c50.5ft(0.5f)c60.7ft(0.7f)c试验材料:水泥采用江南水泥厂生产的525#普通硅酸盐水泥;砂子的细度模数为2140，级配II区，含泥质量分数为0120%;石子为石灰岩碎石，一级配5~20mm，容重1550kg/m3。试件的配合比及混凝土实测强度等级见表2。表2试件混凝土配合比序号水灰比水/kg水泥/kg砂子/kg碎石/kg减水剂质量分数/%强度等级10.40180450672.61097.40.45C4220.50180360744.01116.0C312.2试验方法试验在河海大学土木学院建材试验室进行，采用将试件置于碳化箱加速腐蚀的方法，碳化时间为90d。该碳化箱具有自动调控温度、湿度及CO2体积分数的功能。碳化箱中碳化环境设置为:CO2体积分数为(20?3)%，湿度为(70?5)%，温度为(20?5)e。试验按照国标GBJ82)855普通混凝土长期性能和耐久性试验方法6[1]执行。试验的关键之一是实现试件所确定的受力状态。1)拉应力状态的实现试验时以构件的弯曲受拉代替轴向受拉，其原因有2点:混凝土碳化箱空间有限，混凝土碳化试件实现轴向受拉难度较大;º实际结构中轴向受拉的情况很少，大部分都是弯曲受拉，以弯曲受拉代替轴向受拉更有实际意义。试件的弯曲拉应力如表3所示。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计2)压应力状态的实现通过施加预应力可以使试件产生预期的压应力状态。采用后张法，试件预先留有孔道，采用镦头锚，不留扩大端，所用的垫块及锚具专门加工而成。考虑到预应力筋的应力松弛和混凝土收缩与徐变，因此对每一个试件的预应力筋均超张拉3%，试件压应力如表4所示。表3预应力混凝土试件的受拉工况序号水灰比f/MPa实际施加拉应力/MPa10.4020.300.5760.5015.500.66720.4020.301.0360.5015.501.01530.4020.301.2900.5015.501.291表4预应力混凝土试件的受压工况序号水灰比f/MPa实际施加拉应力/MPa10.4020.306.270.5015.504.7920.4020.3010.450.5015.507.9830.4020.3014.640.5015.5011.182.3建立应力状态下的混凝土碳化深度模型与预应力混凝土结构碳化相关的因素可以分为内部因素和外部因素，外部因素包括大气中CO2的体积分数、湿度、温度等，内部因素包括水泥标号、混凝土强度等级、水灰比以及应力等因素。CO2在混凝土中的传输途径是多样的，主要包括扩散作用、渗透作用和毛细管作用等，而其中以扩撒作用最为稳定且影响最大，因而可以采用稳态扩散理论(Fick第一定律)模拟CO2的碳化作用[2]。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计采用稳态扩散理论模拟预应力混凝土结构碳化时面临着2个问题:¹如何在稳态扩散模型中考虑到渗透作用和毛细作用等非扩散作用;因为稳态扩散理论的适用空间是各向同性的，而预应力施加在结构上，将使得结构的扩散空间不满足各向同性的要求。为了克服上述困难，首先，引进多个代数因子，并在量化这些代数因子的过程中，考虑其余传输途径的影响;其次，经过分析可以发现，由于施加预应力而使结构产生的应力水平与混凝土材料的弹性模量相比，是一个非常小的量，可以认为没有对混凝土的物理性质产生任何影响。以上2点，既保证了稳态扩散模型对预应力混凝土结构仍然成立，又使得在合理的预应力分布及适当的预应力水平下，结构的耐久性得到较大的裨益。在以往的碳化深度预测模型的基础上，建立如下应力状态下的碳化深度数学模型：式中，为模型调节常数，采用无应力状态下的回归常数，为环境相对湿度影响系数，其中为碳化环境下的相对湿度，为标准环境相对湿度，取;为环境温度影响系数，，T为环境温度，为标准环境温度，取;为CO2体积分数影响系数，;为混凝土质量及水灰比影响系数，该系数反映混凝土的浇筑及养护状况。在模型中，该系数是利用混凝土强度、水泥标号和水灰比之间的关系回归而得的以水灰比为惟一变量的表达式：，其中，W/C为水灰比;为应力状态影响函数，即拉应力时-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计压应力时2.4试验结果分析为保证试件在碳化箱中的碳化在一维尺度内进行(沿着混凝土试件表面法线方向)，用石蜡封闭试件的其他5个表面。因试件处于受力状态，无法分期取出进行碳化深度检测，故采用石蜡分期分段封闭试件表面的办法。考虑到交叉碳化影响的不同，受拉试件采用两段封闭，即45d封闭一次;受压试件采用三段封闭，即30d封闭一次[4]。拉应力状态试件及压应力状态试件试验结果见表5和表6。表5拉应力状态下预应力混凝土试件碳化深度项次水灰比应力状态拉应力/MPa45d碳化深度/mm90d碳化深度/mm均值均方差均值均方差10.400.00.029.03.9436.453.9220.400.3fa0.57629.63.0437.51.7530.400.5fa1.03630.20.7639.03.7540.400.7fa1.29031.02.2040.52.75表5拉应力状态下预应力混凝土试件碳化深度项次水灰比应力状态拉应力/MPa30d碳化深度/mm60d碳化深度/mm90d碳化深度/mm均值均方差均值均方差均值均方差10.400.00.025.452.0731.305.8136.453.9220.400.3fa6.2723.203.3631.902.6934.452.6230.400.5fa10.4522.500.8526.382.2331.568.4740.400.7fa14.6419.951.7225.130.4229.191.25-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计根据实测试验数据，采用代数学上广义逆的概念，计算系数矩阵的广义逆，最终可以得到(2)(3)因而，根据式(1)可以分别得到:拉应力状态下的混凝土碳化深度计算模型为(4)压应力状态下的混凝土碳化深度计算模型为(5)分别将拉、压应力的数值代入碳化深度计算模型(4)、(5)，并与测量值比较，结果见表7和表8：表7拉应力状态下碳化深度实测值与计算值比较项次应力状态应力/MPa45d碳化深度90d碳化深度实测值/mm计算值/mm误差/%实测值/mm计算值/mm误差/%10.3ft0.57629.628.69-5.2137.539.685.8120.5ft1.03630.228.89-4.3439.040.854.7630.7ft1.29031.029.82-3.8140.542.174.12-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计表8拉应力状态下碳化深度实测值与计算值比较项次应力/MPa30d碳化深度60d碳化深度90d碳化深度实测值/mm计算值/mm误差/%实测值/mm计算值/mm误差/%实测值/mm计算值/mm误差/%10.025.4523.05-9.4031.3032.614.1836.4539.949.5726.2723.2021.88-5.6831.9030.95-2.9934.4537.9010.01310.4522.5019.79-12.0426.3827.996.1031.5634.288.62414.6419.9518.20-8.7725.7325.732.3729.1931.517.94试验中水灰比为0.150工况下的所有试件，由于检测时已经完全碳化，因而没有得到该工况下的试验数据。究其原因为:1)水灰比的增加导致混凝土碳化速率的超线性增加。2)试验中试件制作、养护不良，混凝土质量不是很好，导致了其强度等级的降低，渗透性增大3结语1)试验结果表明:拉应力加快了混凝土碳化的速率，而且拉应力越大，碳化的速率越大;反之，压应力可以减缓混凝土的碳化速率，而且压应力越大，碳化速率越小。应力状态对混凝土碳化的影响是显著的。2)预应力混凝土结构在长期荷载作用下，一般不开裂或者裂缝宽度比较小，采用应力状态影响函数VR可以较为客观地反映混凝土在拉应力作用下的宏观、细观上的开裂状况以及在压应力作用下的对混凝土密实度的有利作用。因此，采用应力状态影响函数VR建立预应力混凝土结构的碳化深度预测模型更能符合实际工程情况。3)数学模型的内部因素自调节能力较强，而外部因素自调节能力较弱。这是因为模型是在确定的温度、湿度和二氧化碳体积分数的情况下建立的，这些外界因素在模型里是作为/常数0来考虑的，-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计因而使得模型的建立大为简化，可是带来的影响是这个模型在外界因素发生变化时，可能使相应的参数发生变化。而对于时间参量t和内部因素，即水灰比，混凝土质量和应力水平等，在模型中作为变量考虑，因而其自适应能力要强得多。4)因为预应力混凝土结构的碳化试验数据很少，加之混凝土本身的离散性比较大，因此，这个数学模型的试验数据是不完备的，还需要更多的试验和工程加以检验，不断地提供更多的测量数据对这个模型进行修正和改进。参考文献：[1]谢东升.高性能混凝土碳化特性及相关性能的研究[D]。河海大学，2005。[2]牛荻涛.混凝土结构耐久性与寿命预测[M]。北京科学出版社，2003。[3]尹海朋，关军，王践诺，宫振鑫。近年来混凝土碳化较快原因分析[J]。商品混凝土，2009,(8):62-63。[4]唐明述.节能减排工作应重视提高基建工程寿命[J]。中国水泥，2007，(9):24-28。[5]李学斌.大掺量粉煤灰混凝土碳化性能的研究[J]。河南建材，2007，(5):19-20。[6]蒋金洋，孙伟，金祖权，王彩辉。疲劳荷载与碳化耦合作用下结构混凝土寿命预测[J]。建筑材料学报，2010,(6):304-309。[7]郑学成，何淅淅。混凝土尺寸效应数值模拟研究进展[J]。科技情报开发与经济，2009，19(13):116-117。[8]高志扬，许力，何林，刘数华。高强混凝土抗压强度尺寸效应综述[J]。混凝土，2011，(5):33-35。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计英文原文：-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计致谢本设计在确定初步方案及设计过程中得到***、***两位老师的悉心指导。老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓设计思路，精心点拨、热忱鼓励。两位一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，给以终生受益无穷之道。对两位老师的感激之情是无法用言语表达的。同时还要感谢建工系所有老师对我的培养。他们细心指导我的学习与设计，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。在此，我还要感谢在一起愉快的度过设计时间的各位同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！******2013年6月-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：□公开□保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计 作者签名:二〇一〇年九月二十日-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。-134- 中国矿业大学2013届本科生毕业设计最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。-134-'