西安航天研究院办公楼设计 毕业设计计算书

'本科毕业设计论文题目：西安航天研究院办公楼设计院系：建筑工程学院学科专业：土木工程学生：学号：090705115指导教师：2013年6月 本科毕业设计论文题目：西安航天研究院办公楼设计院系：建筑工程学院学科专业：土木工程学生：学号：090705115指导教师：2013年6月 西安工业大学毕业设计（论文）任务书院（系）建筑工程学院专业土木工程班级090705姓名吕刘平学号0907051151.毕业设计（论文）题目：西安航天研究院办公楼设计2.题目背景和意义：该工程位于西安市灞桥区，西安航天研究院拟兴建一综合办公楼，总建筑面积约为5000m2，层数为6层。课题来源于工程实际，对土木工程专业学生具有现实意义。通过工程设计，综合运用和深化所学理论知识，使学生受到工程师的基本技能和素质训练。通过这个课题，着重培养学生收集、查阅资料的能力；中、外文文献的阅读能力；独立分析问题、解决问题的能力；设计方案的经济分析和技术分析能力；结构受力理论分析和结构计算能力；工程制图和编写设计说明书、计算书的能力等。3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：根据建设单位要求，经有关部门批准，结构类型采用现浇钢筋混凝土框架结构。建筑功能要求：另设有会议室、活动室；立面要求简洁、明快。工程地质、水文、气象情况：根据有关勘察部门提供的工程地质勘察报告，拟建场地地形较平坦。抗震8度设防。设计地震分组：第一组。地表土为城市垃圾土，表层厚0.3米—0.5米。地表下土层为非湿陷性黄土。建筑场地为II类场地土。地基处理建议采用换土垫层法，垫层材料可选用3：7或2：8灰土。地基承载力标准值fak=180kPa。最热月平均温度27.3度，最冷月平均温度-1.7度，空气相对湿度最热月平均72%，最冷月平均70%。全年主导风向是东北风，基本风压0.35kN/M2。年降雨量634mm，日最大降雨量92mm，每小时降雨量56mm。基本雪压0.20kN/M2。4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：本次毕业设计由建筑设计和结构设计两部分组成，结构设计为重点。具体要求为：（1）建筑设计内容：1）确定建筑初步设计方案2）主要部位的建筑构造设计及工程做法3）绘制建筑施工图（1#图），主要包括：底层平面图、标准层平面图、屋顶平面图、立面图、剖面图。（2）结构设计内容：1）确定结构布置方案2）结构计算，内容主要包括： A．一榀框架的内力分析、内力组合和配筋计算B．一个完整区段楼板及次梁的内力与配筋计算C．一部楼梯的配筋计算3）绘制结构施工图（1#图），主要包括：某层结构平面布置图、一榀框架配筋图（框架梁、柱）、楼板及次梁配筋图、楼梯配筋图、楼板配筋图、节点详图。（3）编写设计说明书：内容包括设计依据，建筑与结构方案的概述，主要工程做法及材料等，结构设计方案说明，结构计算过程等。进度安排：实习及熟悉任务第1-2周确定建筑房案第3周结构方案设计及结构布置第4周结构计算第5-11周绘制施工图第12-14周整理建筑说明书、结构计算书第15-16周收尾及答辩第17-18周5.毕业设计（论文）的工作量要求①实验（时数）*或实习（天数）：14天②图纸（幅面和张数）*：A1或A2图纸约12张③其他要求：主要结构设计计算书约15000—20000字，设计按相关规范执行。指导教师签名：年月日学生签名：年月日系（教研室）主任审批：年月日 西安航天研究院办公楼设计摘要本文研究的内容是西安航天研究院办公楼设计。通过建筑设计和结构设计，验证工程的可行性及满足各项功能的使用要求，是反映工程可行性以及技术经济指标的综合性资料。本工程设计结合地方地质及水文气候条件，依据各设计规范，使设计结果既符合设计标准，又满足使用要求，经济合理性。本工程为拟建多层办公楼，主楼标高22.65m总建筑面积5344m2，本建筑防火等级二级，抗震设防烈度8度。工程结构设计采用框架结构，结构设计按纵横向框架承重分析。设计包括结构部分、楼梯、基础等。根据任务书定出各层平面图及平面布置，在进行构件截面估算和荷载计算后，选取一榀框架进行计算，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算；地震作用下梁端柱端弯矩、剪力的计算；楼梯配筋计算。在手算后，还使用CAD、Word、Excel等工具进行电脑输入，并对手算的结构进行了分析和检查。最后依据计算结果，结合相应的结构构造要求，绘制结构施工图和建筑施工图，写出相应的设计说明以及结构设计计算书关键词：框架结构；抗震；结构设计；内力计算I Thedesignoftheapartmentofxi"anaerospaceresearchinstitutebuildingAbstractThecontentsofthispaperistheapartmentofXi"anaerospaceresearchinstitute.Throughthearchitecturaldesignandstructuredesign,verifythattheengineeringfeasibilityandmeetvariousrequirements,functionalityisareflectionoftheengineeringfeasibilityandtechnicalandeconomicindicatorsofcomprehensivedata.Thisengineeringdesigncombinedwithlocalgeologicalandclimaticconditions,wateraskedbyvariousdesignspecification,makedesignresultsmetdesignstandards,anduse,economicrationality.Accordingtothesuefunction,theconstructcontentsapartmentandentertainmentbuilding.Theheightis22.65mofmainfloor.Totalbuildingareais5344m2.Thisbuildingresistantfiresissecondclass,andtheseismicfortificationintensityissevendegree.Thisengineeringconstructiondesignadoptiontheframeconstruction.Beingcalculatingthestructure,thelateralstructurebelackedasframesystemandbeanalysis.Thedesignincludedtheconstructionofthestructureofthestairsandsoon.Accordingtothemandatesetoffloorplansandlayoutofeachfloor.Theprogramforthemainstructureoftwo-wayload-bearingframework,suchascross-lateralframeworkloadcomponentinthecalculationandestimatessection,selectingapingframework,includingtheframeworkofcalculatingearhquakeBeam,column-moment,frameworkreinforcedbeamscalculatedandthebasisforcalculatingthestairsreinforcedreinforcementcalculation.Finally,butalsotouseCAD,Word,Excelandothertools,computerinput,andthestructureofrivaloperatorstoanalyzeandcheck.Finalresults,combinedwiththestructuralrequirements,drawingstructureconstructionplans,architecturalplans,writeouttheappropriatedesigndescription,andaccountbook.KeyWords:framestructure;structuraldesign;internalforcecalculation.74 目录中文摘要I英文摘要II主要符号表11绪论11.1建筑设计背景11.1.1建筑概况1.1.2设计资料及设计依据11.2建筑方案及方案说明11.2.1建筑方案的初步设计11.2.2建筑施工图设计31.3建筑设计的工程做法41.4课题研究的意义42结构布置52.1结构布置52.2柱网布置52.3框架结构承重方案的选择62.4框架结构的计算简图62.5梁、柱截面尺寸的初步确定73框架结构刚度参数计算93.1框架结构侧移刚度的计算93.1.1梁柱线刚度计算93.1.2柱的抗侧刚度计算94重力荷载计算124.1屋面及楼面的永久荷载标准值124.2屋面及楼面的可变荷载标准值124.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载的计算124.4重力荷载代表值145横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算175.1横向自振周期的计算175.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算175.2.1结构等效总重力荷载代表值Ge1874 5.2.2计算水平地震影响系数а1185.2.3结构总的水平地震作用标准值FEk185.3多遇水平地震作用下的位移验算195.4水平地震作用下框架内力计算195.4.1框架柱端剪力及弯矩计算195.4.2水平地震作用下框架梁内力计算216竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算246.1横向框架计算图246.2荷载计算256.2.1恒载计算256.3内力计算286.3.1恒载和活载作用下杆端弯矩286.3.2恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力357内力组合387.1抗震等级的确定387.2框架梁的内力组合387.2.1内力组合种类387.2.2计算跨间最大弯矩388截面设计508.1框架梁508.1.1梁的正截面受弯承载力计算508.2框架柱548.2.1柱截面尺寸验算548.2.2柱正截面承载力的计算548.2.3柱斜截面受剪承载力的计算608.2.4框架梁柱节点核芯区截面抗震验算609楼板设计629.1设计参数629.2按塑性铰线法理论计算639.2.1弯矩计算639.2.2配筋计算：6310楼梯设计6510.1设计参数6510.2楼梯板计算6574 10.3平台板计算6610.4平台梁计算6711基础设计6911.1设计资料6911.2基础截面确定6911.2.1基础梁高6911.2.2翼板厚度6911.2.3基础长度6911.2.4基础的底面宽度7011.3基础梁内力计算7012结构电算7412.1PM建模7412.2建筑模型的补充、修改754.4PK方法计算结果774.5PK配筋计算结果864.5手算与电算配筋计算结果比较（见一榀框架图配筋）86设计心得87致谢89参考文献90毕业设计（论文）知识产权声明92毕业设计（论文）独创性声明93附录9474 西安工业大学毕业设计（论文）主要符号表SGk永久荷载效应的标准值；SQk可变荷载效应的标准值；γG永久荷载的分项系数；γQ可变荷载的分项系数；T结构自振周期；fy、fy"普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值；as、as"纵向非预应力受拉钢筋合力点、纵向非预应力受压钢筋合力点至截面近边的距离；b矩形截面宽度、T形、I形截面的腹板宽度；bf、bf"T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘宽度；d钢筋直径或圆形截面的直径；e、e"轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离；e0轴向力对截面重心的偏心距；ea附加偏心距；ei初始偏心距；h截面高度；h0截面有效高度；hf、hf"T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘高度；As、As"受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积α1受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；ρ纵向受力钢筋的配筋率；ρsv竖向箍筋、水平箍筋或竖向分布钢筋、水平分布钢筋的配筋率；ρv箍筋的体积配筋率；FEk结构总水平地震作用标准值；Geq地震时结构（构件）的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值；αmax水平地震影响系数最大值；γRE承载力抗震调整系数；∑Mc节点上下柱端截面顺时针或反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;∑Mb节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值;HRB400级钢筋;HRB335级钢筋;HPB235级钢筋74 西安工业大学学士学位论文1绪论1.1建筑设计背景1.1.1建筑概况设计题目：西安航天研究院办公楼设计建筑层数：六层建筑面积：5344m2建筑总高度：22.65m结构类型：现浇混凝土框架结构1.1.2设计资料及设计依据a.设计使用年限根据规范和任务书，本方案的设计使用年限为50年。(1)场地条件根据有关勘察部门提供的工程地质勘察报告，拟建场地地形较平坦。(2)气象条件最热月平均温度27.3度，最冷月平均温度-1.7度，空气相对湿度最热月平均72%，最冷月平均70%。全年主导风向是东北风，基本风压0.35kN/M2。年降雨量634mm，日最大降雨量92mm，每小时降雨量56mm。基本雪压0.20kN/M2。(3)地质条件地表土为城市垃圾土，表层厚0.3米—0.5米。地表下土层为非湿陷性黄土。建筑场地为II类场地土。地基处理建议采用换土垫层法，垫层材料可选用3：7或2：8灰土。地基承载力标准值fak=180kPa。b.抗震设防抗震8度设防。设计地震分组：第一组。c.结构环境类别根据规范和任务书知结构环境类别为一类一类环境。1.2建筑方案及方案说明1.2.1建筑方案的初步设计根据使用功能及条件，确定建筑方案，进行初步设计，绘出平、立、剖面草74 西安工业大学学士学位论文图经指导老师修改后进行下一步设计。建筑总平面布置应考虑到和周围环境(相邻建筑、绿化及道路)的关系，要求平面布置紧凑，人流路线合理，满足防火要求，房间的采光通风及保温隔热等均需满足功能要求，建筑造型和建筑立面要求美观、大方，体现时代特色。在完成平、立、剖草图时做了以下处理手法：a.平面设计柱网尺寸采用7.2m×7.2m，柱网布置见图2.1。该建筑为办公楼，根据实际情况并参考《办公建筑设计规范》(JGJ36-87)，取1个开间为一个房（会议室和活动室取两个开间），开间尺寸为3.6m×7.2m。(1)主要房间平面设计1)房间门设置根据《建筑防火设计规范》每个开间取一个门，所有办公室门均取1.2m×2.1m(其中门高2.1m)的木门。2)窗的设置根据《房屋建筑学》中民用建筑采光等级表可知：办公室的采光等级为Ⅲ级，要求窗地面积比不应小于1/6，选窗的尺寸为2.4m×2.1m。(2)辅助房间设计卫生间平面设计：为保证建筑上的布局合理，故在建筑的走廊东头设两个卫生间。(3)交通联系部分的平面设计1)走廊由《楼梯门和走道的宽度指标》可知，当建筑的耐火等级为二级时，一层、二层为0.65m，三层为0.75m/百人，大于四层为1m/百人。故可设置楼道建筑轴线尺寸为2.4ｍ。一层两侧设门，二层以上楼道两侧设窗，窗尺寸选择1.5m×2.1m。2)楼梯由于楼全长为50.4米，为满足房间门到封闭楼梯间的最大距离22米的要求，可设置二道楼梯。门厅：采用两个开间即7.2m×7.2m。b.立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。c.剖面设计剖切线一般是要通过楼梯的，选取比较有代表的地方剖切，剖面图很详细的显示楼梯的构造和尺寸，楼梯的出口尺寸，楼梯梯间宽、踏步尺寸以及平台尺寸等。74 西安工业大学学士学位论文d.防火设计该建筑为高度不超过24m的多层建筑，防火等级为二级，将每一层划分为一个防火区间，则每层长度50.4m小于允许长度150m，每层的建筑面积890.8m2小于最大允许面积2500m2。该建筑设有二部楼梯，每一个防火区间的安区出口几位3个，满足防火规范要求。表1.1安全疏散距离高层建筑房间门或住宅户门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离(m)位于两个安全出口之间的房间位于袋形走道两侧或尽端房间公寓楼3015该建筑总长为50.4m，均匀设置2部楼梯，任一房间至外部出口的距离不大于15m，安全疏散距离满足规范要求。表1.2首层疏散外门和走道的净宽(m)高层建筑每个外门的净宽走道净宽单面布房双面布房居住建筑1.11.21.3其它1.21.31.4高层建筑内走道的净宽，应按通过人数每100人不小于1.00m计算；首层疏散外门的总宽度，应按人数最多的一层每100个不小于1.00m计算。首层疏散外门和走道的净宽不应小于表1.2的规定。根据6.2.2条，建筑高度不超过32m的二类建筑应设封闭楼梯间，在走道和楼梯交汇处设置防火门，门宽1.5m。各层防火门开向楼梯。1.2.2建筑施工图设计建筑设计和结构设计互相影响、互相配合、互相制约，所以，在绘制建筑施工图过程中，一定要参考结构验算和构造要求，遇到问题及时修改。在施工图设计过程中，一定要结合相关的规范考虑全面，按照制图统一标准绘制，节点细部构造要细心绘制，尺寸标注、做法标注及一些说明要符合要求。用天正建筑结合AutoCAD绘制建筑施工图，画出每层的平面图之后，利用天正建筑生成立面图和剖面图，再利用AutoCAD做细部修改，在初步设计的基础上，绘制建筑施工图。设计深度应满足施工、安装及预算要求，图面应详尽表现建筑物的各有关部分。建筑设计说明书，说明工程概况及设计依据、设计意图、建筑规模、要求、建筑方案及方案说明、设计依据和设计原则、经济技术指标等。1.3建筑设计的工程做法74 西安工业大学学士学位论文在绘制建筑施工图的同时，把屋面、楼面、立面和剖面的主要工程做法定下来，以便在结构计算中使用。屋面为不上人屋面，工程做法如下：40厚C20细石混凝土保护层三毡四油防水层20厚水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土屋面板20厚混合砂浆天棚抹灰楼面工程做法：水磨石楼面(包括水泥粗砂打底)100厚钢筋混凝土屋面板10厚混合砂浆天棚抹灰立面：喷硬质复层花纹涂料(浮雕)。1.4课题研究的意义通过西安航天研究院办公楼设计，综合运用所学过的基础理论和专业知识，锻炼查阅相关规范和资料进行办公楼建筑方案设计和框架结构计算的能力，熟悉工程设计的内容和程序，提高分析和解决工程实际问题的能力，为以后工作奠定一定的基础。74 2结构布置2结构布置2.1结构布置根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面、立面和剖面设计，主体结构共6层，层高3.6m。填充墙采用240mm的粘土空心砖砌筑，门部分采用木门，部分采用玻璃门，详见门窗表，门洞尺寸为1.2×2.1，窗为塑钢玻璃窗，洞口尺寸为2.4×2.1。对该建筑进行建筑高度、使用要求、材料用量、抗震要求、造价等综合因素考虑后，选择框架结构。因为考虑到框架结构有以下优势：建筑平面布置灵活，可以获得较大空间，也可以做成小房间；建筑立面好处理；结构自重较轻；计算理论较为成熟；在一定高度范围内可以降低造价。混凝土的等级选用，梁、板一层选用C35，柱选择C35，标准层梁、板选用C30，柱选择C30，(因为现浇混凝土框架结构混凝土强度不宜大于C40)。2.2柱网布置本综合教学楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨7.2m，中间跨为2.4m，层高取3.6m，如下图所示：图2.1柱网布置图74 西安工业大学学士学位论文2.3框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。2.4框架结构的计算简图本方案中，需近似的按横向的平面框架分别计算。图2.2框架结构的计算简图A1=(7.2/2+2.4/2)×7.2=34.56m2A2=7.2/2×7.2=25.92m274 西安工业大学学士学位论文图2.3横向框架计算简图2.5梁、柱截面尺寸的初步确定楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm.a.梁、柱截面尺寸的初步确定(1)梁截面尺寸估算1)横向框架梁AB、CD跨(计算跨度取柱形心线之间的距离6.9m)梁高取：h=(1/8～1/12)×l=(1/8～1/12)×7200=600mm～900mm初选600mm。梁宽取：b=(1/2～1/3)×h=(1/2～1/3)×600=200mm～300mm初选300mm。(2)柱截面尺寸估算柱截面尺寸根据柱的轴压比限值，按公式计算。1)轴压比抗震设防烈度为8度，高度<30m，查《抗震规范》得抗震等级为二级。抗震等级为二级，框架结构，查《抗震规范》得，柱轴压比限值为0.75。2)柱组合的轴压比设计值N=βFgnβ考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,对外柱取1.3，对等跨内柱取1.25；F按简支状态计算柱的负载面积；gE74 西安工业大学学士学位论文折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值；可近似的取15KN/m2；n为验算截面以上的楼层层数。3)Ac≥N/uNfcuN为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8。fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得fc=14.3N/mm2,对C35,fc=16.7N/mm24)计算过程对于边柱(底层)：Ac≥N/uNfc=1.3×25.92×15×6×103/0.8/16.7=226994mm2对于内柱(底层)：Ac≥N/uNfc=1.25×34.56×15×6×103/0.8/16.7=291018mm2取对于标准层方法同上。综上，梁、柱截面尺寸见下表：表2.1梁截面尺寸(mm)层数混凝土等级横梁(b×h)纵梁(b×h)次梁(b×h)AB跨、CD跨BC跨12-6C35C30300×600300×600300×400300×400300×600300×600300×500300×500表2.2柱截面尺寸(mm)层次混凝土等级b×h1C35650×6502-6C30650×65074 3框架结构刚度参数计算3框架结构刚度参数计算3.1框架结构侧移刚度的计算3.1.1梁柱线刚度计算框架梁线刚度为ibEcI0/l。在框架结构中，可将现浇楼面视作梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。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梁取，对中框架梁取。柱线刚度为I0=bh3/12，计算见下表：表3.1横梁线刚度ib计算表类别层次Ec/(N/mm2)b/mmh/mmI0/mm4l/mmEcI0/l/kN·m1.5EcI0/l/kN·m2EcI0/l/kN·mAB，CD跨13.151043006005.40010972002.36310103.54510104.72610102-63.01043006005.40010972002.25010103.37510104.5001010BC跨13.151043004001.60010924002.10010103.15010104.20010102-63.01043004001.60010924002.00010103.00010104.0001010表3.2柱线刚度ic计算表层次Ec/(N/mm2)b/mmh/mmhc/mmIc/mm4EcIo/l/kN.m13.1510465065048001.48810109.76510102-63.0010465065036001.488101012.40010103.1.2柱的抗侧刚度计算根据梁柱的线刚度比的不同，框架柱可分为中柱，边柱等。74 西安工业大学学士学位论文位置边柱中柱简图K简图K一般层底层表3.3柱线刚度的修正系数现在以底层B-3柱为例说明侧移刚度计算方法，底层柱以及与其相连的梁的线刚度计算方法。梁柱的线刚度比为=(3.545+3.150)/9.765=0.685柱侧移刚度修正系数αc=(0.5+)/(2+)=(0.5+0.685)/(2+0.685)=0.441柱的抗侧刚度为D=αc×12×ic/h2=0.441×12×9.765×1010/48002=22428N/mm其余柱计算结果见表3.4、3.5：表3.4中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱中柱A-2--7与D-2-7(12根)B-2-7与C-2-7(12根)Di1Di1∑D60.3620.153175660.6850.2552927756211650.3620.153175660.6850.2552927756211640.3620.153175660.6850.2552927756211630.3620.153175660.6850.2552927756211620.3710.156179110.7020.2592973757177610.4830.395200890.9140.4852466653706074 西安工业大学学士学位论文表3.5边框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱中柱A-1，8与D-1，8B-1，8与C-1，8Di1Di1∑D60.2720.119136620.5140.204234227416850.2720.119136620.5140.204234227416840.2720.119136620.5140.204234227416830.2720.119136620.5140.204234227416820.2790.122140070.5270.208230817417610.3630.365185630.6850.4412242881982将上述不同情况下同层框架柱的侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度∑Di,见下表：表3.6横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次123456∑Di,619042645952636284636284636284636284∑D2/∑Di=619042/645952=0.95>0.7,故该框架为规则框架。74 4重力荷载计算4重力荷载计算4.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(不上人)：40mm厚C20细石混凝土保护层23×0.04=0.92kN/m25mm厚的1：3石灰砂浆隔离层17×0.005=0.0851kN/m220mm厚的水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m2三毡四油防层0.4kN/m2100mm厚的钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m220mm厚的1：2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m212厚的纸筋石灰抹底0.16kN/m2合计：4.865kN/m21～5层楼面(水磨石楼面)15mm厚的1：2白水泥白石子(掺有色石子)磨光打蜡18×0.015=0.27kN/m220mm厚的1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4kN/m2100mm厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m23mm厚的细石粉面16×0.003=0.048kN/m28mm厚的水泥石膏砂浆14×0.008=0.112kN/m2合计：3.330kN/m24.2屋面及楼面的可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2楼面活荷载标准值2.0kN/m2屋面雪荷载标准值0.2kN/m2走廊、门厅、楼梯2.5kN/m24.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载的计算梁柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，对墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载。墙体为240mm粘土空心砖，外墙面刷涂料(0.5kN/m2)内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位面积墙面重力荷载为：0.5+15×0.24+17×0.02=4.44kN/m2内墙体为200mm加气混凝土块，两侧为20mm厚抹灰，则内墙单位面积墙面重力荷载为:2.10+2×17×0.02=2.78kN/m274 西安工业大学学士学位论文木门单位面积重力荷载0.2kN/m2，铝合金门窗单位面积重力荷载0.4kN/m2。表4.1梁柱重力荷载标准值层数构件b/mH/m/()G/()/nGi∑G1边横梁0.30.6251.054.7256.5516495.181748.41中横梁0.30.4251.053.1501.75844.10次梁0.30.5251.053.9377.2512342.56纵梁0.30.6251.054.7256.5528866.56柱0.650.65251.1011.6184.80321784.641784.642~6边横梁0.30.6251.054.7256.5516495.181748.41中横梁0.30.4251.053.1501.75844.10次梁0.30.5251.053.9377.2512342.56纵梁0.30.6251.054.7256.5528866.56柱0.650.65251.1011.6183.6321338.481338.48注：1)表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数：g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2)梁长度取净长；柱长度取层高。其中墙体重力标准值的计算如下：a.底层(1)外墙1)横墙AB,CD跨：(7.2-0.65)×(3.6-0.6)=19.65m数量：4BC跨：(2.4-0.65)×(3.6-0.4)=5.6m数量：22)纵墙轴线：(50.4-7×0.65)×(3.6-0.6)=137.55mD轴线：(50.4-7×0.65)×(3.6-0.6)=137.55m3)外墙上的门窗面积门：m2:2.4×2.1×2=10.08m2m4：1.5×2.1×2=6.3m2窗：C1:2.4×2.1×26=131.04m2则外墙的净面积：19.65×4+5.6×2+137.55×2-(10.08+6.3+131.04)=217.48m2外墙的重力代表值：217.48×4.44=965.61kNm2(2)内墙1)横墙74 西安工业大学学士学位论文墙1：(7.2-0.65)×(3.6-0.6)=19.65m数量：10墙2：(7.2+0.65-0.24×2)×(3.6-0.5)=22.85m数量：122)纵墙B轴线：(50.4-7×0.65-7.2-3.6)×(3.6-0.6)=105.15mC轴线：(50.4-7×0.65-7.2)×(3.6-0.6)=117.00m门窗：门：57.96m2净面积：19.65×10+22.85×12+105.15+117-57.96=634.85m2内墙重力荷载代表值：634.85×2.78=1764.89kN底层墙重力荷载代表值：965.61+1764.89=2730.50kNb.标准层(1)外墙1)横墙(7.2-0.65)×(3.6-0.6)×4+(2.4-0.65)×(3.6-0.4)×2=89.80m2)纵墙A：(50.4-7×0.65)×(3.6-0.6)=137.55mD：(50.4-7×0.65)×(3.6-0.6)=137.55m窗：2.4×2.1×26+3.0×2.1×2+1.5×2.1×2=149.94m2净面积：89.8+137.55×2-149.94=214.96m2外墙的重力代表值：214.96×4.44=954.42m2(2)内墙1)横墙墙1：(7.2-0.65)×(3.6-0.6)=19.65m数量：10墙2：(7.2+0.65-0.24×2)×(3.6-0.5)×7=22.84m数量：122)纵墙B：(50.4-7×0.65-7.2-3.6)×(3.6-0.6)=105.15mC：(50.4-7×0.65-7.2)×(3.6-0.6)=117.00m净面积：19.65×10+22.84×12+105.15+117.00-57.96=634.85m2内墙重力荷载代表值：634.85×2.78=1764.89m2标准层墙重力荷载代表值：954.42+1764.89=2719.31m24.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力和在代表值：Gi=Wi板+Wi梁+1/2Wi+1墙、柱+1/2Wi墙、柱+50%Q活载+1/2Wi门、窗+1/2Wi+1门、窗一层楼面恒载：3.33×16.8×50.4=2819.57kN50%楼面均布活载2.0×16.8×50.4×0.5=846.72kN74 西安工业大学学士学位论文梁1748.41kN柱1784.65kN墙2730.50×0.5+2719.31×0.5=2724.91kN窗(131.04+149.94)×0.5×0.4=56.19kN门57.96×0.2+0.5×17.10×0.4=15.01kN首层重力荷载代表值为2819.57+846.72+1748.41+1784.65+2724.91+56.19+15.01=9995.46kN标准层：楼面恒载：3.33×16.8×50.4=2819.57kN50%楼面均布活载846.72kN梁1748.41kN柱1338.49kN墙2719.31kN窗149.94×0.4=59.97kN门57.96×0.2=11.59kN标准层重力荷载代表值为：2819.57+846.72+1748.41+1338.49+59.97+11.59+2719.31=9544.07kN屋面：楼面恒载：16.8×50.4×4.86=4119.29kN50%屋面活载(取雪荷载)0.2×16.8×50.4×0.5=84.67kN梁1748.41kN柱0.5×1338.49=669.25kN墙0.5×2719.31=1359.66kN窗0.5×149.94×0.4=29.99kN门0.5×57.96×0.2=5.80kN女儿墙(50.4+16.8)×2×0.6×4.44=358.04kN屋面重力荷载代表值4119.29+84.67+1748.41+669.25+1359.66+29.99+5.80×358.04=8375.1kN故集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算结果如图所示：74 西安工业大学学士学位论文图4.1各质点的重力荷载代表值74 5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。基本自振周期T1(s)可按下式计算：T1=1.7ψT(uT)1/2(5.1)注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。uT按以下公式计算：VGi=∑Gk(5.2)(△u)i=VGi/∑Dij(5.3)uT=∑(△u)k(5.4)注：∑Dij为第i层的层间侧移刚度。(△u)i为第i层的层间侧移。(△u)k为第k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表：表5.1结构顶点的假想侧移计算层次Gi(KN)VGi(KN)∑Di(N/mm)△ui(mm)ui(mm)68375.118375.1163628413.16306.0559544.0717919.1863628428.16292.8949544.0727463.2563628443.16264.7239544.0737007.3263628458.16221.5729544.0746551.3964595272.06163.4119995.4656546.8661904291.3591.35T1=1.7ψT(uT)1/2=1.7×0.7×(0.30605)1/2=0.658(s)5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。74 西安工业大学学士学位论文5.2.1结构等效总重力荷载代表值GeGeq=0.85∑Gi=0.85×56546.86=48064.84kN5.2.2计算水平地震影响系数а1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.35s，查表得设防烈度为8度的аmax=0.16，则а1=(Tg/T1)0.9аmax=(0.35/0.658)0.9×0.16=0.091。5.2.3结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=а1Geq=0.091×48064.84=4373.90kN因1.4Tg=1.4×0.35=0.49s0.150.750.750.800.857.2.2计算跨间最大弯矩计算跨间最大弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件来确定。74 西安工业大学学士学位论文a.若由剪力图与弯矩图的关系可知跨中最大弯矩发生在剪力为零点，即。图7.1均布与梯形荷载作用下的计算简图跨中最大弯矩的表达式为的求解公式为：解出值代入表达式可求得跨中最大弯矩。b.若即，同理可解得c.若跨中最大弯矩发生在A支座处，。由于该构件以及荷载均对称，梁端弯矩均以下拉为正，可以从B支座的剪力来判断跨中最大值发生的位置这样可以不必处理VA>[(2q1+q2)al+(q1+q2)(1-2a)]/2的情况，在实际计算中均从正弯矩值较大的支座剪力判断跨中弯矩最大值发生的位置，在对称荷载作用下，跨中弯矩最大值总是偏向于支座弯矩正弯矩较大的一侧。对应上述a、b、c三种情况，由B支座求跨中最大弯矩的公式为：74 西安工业大学学士学位论文a．若b.若c.若跨中最大弯矩发生在B支座处，。同理，对于图7.2.2所示的在均布和三角形荷载作用下的跨中最大弯矩计算公式如下。图7.2均布与三角形荷载作用下的计算简图a.若b.若跨中最大弯矩发生在A支座处，,(1)若(2)若74 西安工业大学学士学位论文跨中最大弯矩发生在B支座处，下面以第一层AB跨梁考虑地震作用的组合情况为例。本例中，梁上荷载设计值：q1=1.2×12.84=15.41q2=1.2×(11.99+0.5×7.2)=18.71左震：VA=-(429.24+345.52)/7.2+15.41×7.2/2+7.2×18.71×(1-0.25)/2=-1.62则MMAX发生在左支座。MMAX=1.3MEK-1.0MGE=1.3×394.14-(80.10+0.5×21.63)=421.47kN.mγREMMAX=0.75×421.47=316.47kN.m右震：VA=(595.52+197.05)/7.2+15.41×7.2/2+7.2×18.71×(1-0.25)/2=216.07216.07-(2×15.41+18.71)×1.8/2=171.42>0x=(216.07+0.5×1.8×18.71)/(15.41+18.71)=6.82<7.2说明MMAX发生在左支座。MMAX=1.3×208.68-(71.74+0.5×19.76)=189.69γREMMAX=0.75×189.69=142.26剪力计算：AB净跨Ln=7.2-0.65=6.55左震：Vlb=-1.5kNVrb=213.10kNMlb=429.24-1.5×(0.65-0.6/2)=428.71kN.mMrb=-345.52+213.10×(0.65-0.6/2)=-270.93kN.m右震：Vlb=216.20kNVrb=-4.58kNMlb=-595.52+216.2×0.35=-519.85kN.mMrb=197.05-4.58×0.35=195.45kN.m428.71+270.93=699.64<519.85+195.45=715.30VGb=[15.41×6.55+18.71×(6.55+6.55-1.8×2)/2]/2=94.90kN则：VA=1.2×715.30/6.55+94.90=225.07kNVB左=1.2×699.64/6.55+94.90=223.07γREVA=0.85×225.95=192.05kN74 西安工业大学学士学位论文7.2框架梁的内力组合表层次截面位置内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRE[ηvb(Mlb+Mrb)/ln+VGb]左右一层AM-80.121.63±394.14321.93-446.64-86.51-65.84192.05V79.919.11∓83.73-1.28183.77126.98122.63B左M-71.7419.76∓208.68-259.14147.79-77.09-58.42V7719.77±83.73181.14-3.90123.72120.08B右M-6.42-2.05±185.48174.14-187.54-10.72-10.57212.52V8.392.88∓154.57-160.77180.8314.2114.10跨间MAB316.10142.26MBC172.11172.11二层AM-82.4322.38±347.92275.11-403.34-88.90-67.58177.91V79.5619.19∓73.99.28172.60126.60122.34B左M-76.0420.97∓184.19-238.58120.59-81.68-61.89V77.3419.69±73.9170.597.24124.10120.37B右M-5.26-1.72±163.73154.13-165.14-8.82-8.72187.34V8.392.88∓136.44-140.74160.7914.2114.10跨间MAB269.01114.69MBC155.04155.04三层AM-82.4322.34±328.98256.62-384.89-88.94-67.64174.94V79.5619.19∓69.8813.72168.16126.60122.3474 西安工业大学学士学位论文B左M-76.0420.96∓174.16-228.81110.80-81.69-61.69V77.3419.69±69.88166.1511.71124.10120.37B右M-5.26-1.74±154.81-145.42156.46-8.84-8.75171.75V8.392.88∓129.01-132.53152.5814.2114.10跨间MAB250.55104.92MBC146.34146.34四层AM-82.4322.34±267.06196.25-324.52-88.94-67.64156.24V79.5619.19∓56.7228.26153.61126.60122.34B左M-76.0420.96∓141.38-196.8578.84-81.69-61.90V77.3419.69±56.72151.6026.25124.10120.37B右M-5.26-1.74±125.68117.02-128.06-8.84-8.75146.51V8.392.88∓104.73-105.70125.7514.2114.10跨间MAB190.1872.95MBC117.94117.94五层AM-83.2622.02187.1-187.1117.40-247.45-90.38133.86V79.4519.26-39.7439.7446.95134.77126.52B左M-77.4821.09-99.0599.05-156.8236.33-83.51V77.4519.6439.74-39.74132.9345.10124.20B右M-4.94-1.8488.05-88.0580.57-91.12-8.5198.95V8.392.88-73.3873.38-71.0691.1114.21跨间MAB111.7230.56MBC81.4581.4574 西安工业大学学士学位论文六层AM-67.915.99121.56-121.5660.10-176.94-85.6995.26V65.271.92-25.8225.8239.0296.0990.03B左M-57.415.67-64.3564.35-111.8613.62-71.83V61.631.9625.82-25.8292.3935.3385.16B右M-8.08-0.3857.2-57.248.33-63.21-11.2975.83V10.610.29-47.6747.67-41.7163.6514.61跨间MAB65.3417.55MBC49.5649.56说明：表中MAB和MBC分别为AB跨和BC跨的跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正，V以向上为正。SQk一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载时对应的内力.74 西安工业大学学士学位论文表7.3横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面内力SGKSQK①SEKrRE[1.2(SGK+0.5SQK)+1.3SEK]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQK|Mmax|NminNmax→←NMM6柱顶M59.856.09-121.56121.56-64.66172.3986.8980.35172.39-64.66N211.465.16-25.8225.82165.14215.49290.63260.98215.49165.14柱底M-42.4-9.6226.68-26.68-12.15-64.17-66.86-64.35-64.17-12.15N249.495.16-25.8225.82199.37249.72341.97306.61249.72199.375柱顶M35.6612.23-160.42160.42-124.32188.5060.3759.91188.50-124.32N439.5756.80-65.5665.56331.69459.53650.22607.00459.53331.69柱底M-38.51-11.1279.01-79.0142.38-111.69-63.11-61.78-111.6942.38N477.656.80-65.5665.56365.92493.76701.56652.64493.76365.924柱顶M38.5111.12-188.05188.05-148.69232.5463.1161.78232.54-148.69N667.79108.39-122.28122.28481.79768.251009.91953.09768.25481.79柱底M-38.51-11.12125.36-125.3687.57-167.34-63.11-61.78-167.3487.57N705.82108.39-122.28122.28516.02804.761061.25998.73804.76516.023柱顶M38.5111.12-203.62203.62-174.80248.7363.1161.78248.73-174.80N896.01159.98-192.16192.16660.321060.021369.591299.181060.02660.32柱底M-38.51-11.12166.60-166.60136.29-210.23-63.11-61.78-210.23136.29N934.04159.98-192.16192.16696.831096.521420.931344.821096.52696.832柱顶M38.5111.12-181.32181.32-151.60225.5463.1161.78225.54-151.60N1124.23211.57-266.06266.06802.561355.961729.281645.271355.96802.56柱底M-38.51-10.95230.77-230.77203.03-276.97-62.94-61.54-276.97203.03N1162.26211.57-266.06266.06839.071392.471780.621690.911392.47839.071柱顶M38.5111.37-163.37163.37-132.94206.8763.3662.13206.87-132.94N1352.79263.08-349.79349.79934.901662.462089.351991.661662.46934.9074 西安工业大学学士学位论文柱底M-48.5-14.01517.32-517.32491.45-584.57-79.49-77.81-584.57491.45N1403.49263.08-349.79349.79983.571711.132157.792052.501711.13983.57表7.4横向框架B柱弯矩和轴力组合层次截面内力SGkSQk①SEkγRe[1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQK|Mmax|NminNmax→←→←NMM6柱顶M-90.010-3.290-172.97172.97-249.6587.64-124.80-112.62-249.65-249.65-124.80N234.2706.890-21.8521.85189.54232.15323.15290.77189.54189.54323.15柱底M67.19013.67074.13-74.13132.75-11.81104.3899.77132.75132.75104.38N272.3006.890-21.8521.85223.77266.37374.50336.41223.77223.77374.505柱顶M-55.110-17.730-239.41239.41-283.02183.83-92.13-90.95-283.02-283.02-92.13N500.85076.210-55.4955.49396.66504.87752.36707.71396.66396.66752.36柱底M60.05016.070159.61-159.61209.66-101.5797.1494.56209.66209.6697.14N538.88076.210-55.4955.49430.89539.09803.70753.35430.89430.89803.704柱顶M-60.050-16.070-287.30287.30-356.44241.14-97.14-94.56356.44-356.44-97.14N767.320145.580-103.50103.50628.99844.271181.461124.60628.99628.991181.46柱底M60.05016.070235.06-235.06302.11-186.8197.1494.56302.11302.1197.14N805.350145.580-103.50103.50623.90825.731232.801170.23623.90623.901232.803柱顶M-60.050-16.070-339.39339.39-410.61295.32-97.14-94.56-410.61-410.61295.32N1033.790214.950-162.63162.63823.301161.571610.571541.48823.30823.301610.57柱底M60.05016.070277.68-277.68346.44-231.1497.1494.56346.44346.44-231.14N1071.820214.950-162.63162.63859.811198.081661.911587.11859.81859.811661.912柱顶M-60.050-16.070-342.07342.07-413.40298.10-81.07-72.06-413.40-413.40298.10N1300.260284.320-225.17225.171014.071482.432039.671958.361014.071014.072039.67柱底M60.05015.820342.07-342.07413.40-298.1096.8994.21413.40413.40-298.10N1338.290284.320-225.17225.171050.581518.942091.012004.001050.581050.582091.0174 西安工业大学学士学位论文1柱顶M-60.050-16.420-325.97325.97-396.66281.36-81.07-72.06-396.66-396.66281.36N1566.390353.770-296.01296.011195.881811.582468.402374.951195.881195.882468.40柱底M74.91020.080509.85-509.85602.16-458.33121.21118.00602.16602.16-458.33N1617.090353.770-296.01296.011244.561860.262536.842435.791244.561244.562536.84注：A、表中M以左侧受拉为正，单位为KN·m,N以受压为正，单位为KN。SQK②一列中的数值为屋面作用雪荷载、其他楼层作用活荷载对应的内力值。B、在考虑地震作用效应组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合。表7.5横向框架A柱剪力组合与调整（KN）层次SGKSQK①SQK②SEk→SEk←1.2SGk+1.26SQkγRe[1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRe[ηvc（Mbc+Mlc）/hn]→←6-28.40-4.3641.17-41.1714.30-76.68-42.70-40.18-28.40-4.365-20.60-6.6366.50-66.5049.09-97.88-34.44-34.00-20.60-6.634-21.39-6.1787.05-87.0571.23-121.15-35.05-34.31-21.39-6.173-21.39-6.17102.83-102.8388.66-138.59-35.05-34.31-21.39-6.172-21.39-6.13114.46-114.46101.53-151.42-35.01-34.25-21.39-6.131-18.13-5.28141.81-141.81135.51-177.89-29.76-29.15-18.13-5.28说明：表中V以绕柱端顺时针为正。V=γRe[ηvc（Mbc+Mlc）/hn]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。74 西安工业大学学士学位论文表7.6横向框架B柱剪力组合与调整（KN）层次SGKSQK①SQK②SEk→SEk←1.2SGk+1.26SQkγRe[1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRe[ηvc（Mbc+Mlc）/hn]→←6-43.66-4.9668.63-68.6328.77-122.90-63.90-59.34-43.66-4.9668.635-31.98-9.73110.83-110.8384.89-160.05-52.90-52.00-31.98-9.73110.834-33.36-8.92145.10-145.10121.76-198.91-53.96-52.52-33.36-8.92145.103-33.36-8.92171.40-171.40150.82-227.97-53.96-52.52-33.36-8.92171.402-33.36-8.85190.03-190.03171.44-248.52-53.89-52.42-33.36-8.85190.031-28.12-7.60174.12-174.12159.84-224.96-45.56-44.38-28.12-7.60174.1274 西安工业大学学士学位论文a.柱端弯矩设计值的调整(1)A柱第6层，按《抗震规范》，无需调整。第5层，柱顶轴压比[uN]=N/Acfc=493.76×103/14.3/6502=0.081<0.15。第4层，柱顶轴压比[uN]=N/Acfc=804.76×103/14.3/6502=0.133<0.15无需调整。第3层，柱顶轴压比[uN]=N/Acfc=1096.52×103/14.3/6502=0.181>0.15，需调整。可知，一、二、三层柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：ΣMc=ηcΣMb(7.4)注：ΣMc为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。ΣMb为节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和。ηc柱端弯矩增大系数，二级取1.5。表7.7横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整层次654321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηcΣMb)------288.66302.50302.50374.81295.14876.85γREN------1060.021096.521355.961392.471662.461711.13表7.8横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整层次654321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηcΣMb)------288.95302.79302.79375.14294.87687.49γREN------1161.571198.081482.431518.941811.581860.2674 8截面设计8截面设计8.1框架梁8.1.1梁的正截面受弯承载力计算以第一层AB跨框架梁的计算为例从表中分别选出跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。经以上计算可知，梁的最不利内力如下：跨间：Mmax=316.10kN·m,支座A:Mmax=446.64kN·m,支座Bl:MBl=259.14kN·m,调整后的剪力：V=192.05kN支座弯矩：MA=446.64/0.75-183.77/0.85×(0.65-0.6/2)=519.85kN·m,rREMA=0.75×519.85=389.88kN·m,MBl=259.14/0.75-181.14/0.85×0.65/2=276.26kN·m,rREMBl=0.75×276.26=207.19kN·m,MBr=187.54/0.75-180.83/0.85×0.65/2=180.91kN·mrREMBr=0.75×180.91=135.68kN·m跨间弯矩取控制截面，及支座边缘处的正弯矩AB跨：V=1.3×88.73-(77.00+0.5×19.77)=21.96kNMmax=316.10/0.75-21.96×(0.65-0.6/2)=413.78kN·mrREMmax=0.75×413.78=310.33kN·mBC跨：V=1.3×154.57-(8.39+0.5×2.88)=191.11kNMmax=172.11/0.75-191.11×0.6/2=172.14kN·mrREMmax=0.75×172.14=129.11kN·m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，跨中截面计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，当梁下部受拉时，按T形截面设计；当梁上部手拉时，按矩形截面设计。依据上述理论，得：74 西安工业大学学士学位论文a.考虑跨间最大弯矩处按T形截面设计，翼缘的计算宽度bf"按跨度算，bf"=l/3=7200/3==2400mm，梁内纵筋选HRB335(fy=fy，=300N/mm)。h0=h-a=600-35=565mm，因为α1fcbf，hf，(h0-hf，/2)=1.0×16.7×2400×100×(565-100/2)=2064kN·m〉310.33kN·m属于第一类T形截面下部跨间截面按单筋T形截面计算αs=M/(α1fcbf，h02)=310.33×106/(1.0×16.7×2400×5652)=0.024ξ=1-(1-2αs)1/2=0.024<ξb=0.550As=ξfcbf，h0/fy=0.024×16.7×2400×565/300=1811mm2实配钢筋4Ф25、As=1964mm2ρ=1964/300/565=1.16%>ρmin=0.25%，满足要求。梁端截面受压区相对高度：ξ=fyAs/(fcbf，h0)=(300×1964)/16.7/2400/565=0.026<0.35，符合二级抗震设计要求。b.考虑两支座处将下部跨间截面的4Ф20钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，As，=1964mm2，再计算相应的受拉钢筋As，即支座A上部，αs=[M-fy,As，(h0-a,)]/(fcbf，h02)=[389.88×106-300×1964×(565-35)]/16.7/300/5652=0.048ξ=1-(1-2αs)1/2=0.048<2αs"/h0=2×35/565=0.124说明As，富裕，且达不到屈服，可近似取As=M/fy/(h0-a,)=389.88×106/300/(565-35)=2452mm2实配钢筋5Ф25，As=2454mm2。支座Bl上部：As=M/fy/(h0-a,)=207.19×106/300/(565-35)=1303mm2实配钢筋5Ф20、As=1570mm2。ρ=1570/300/565=0.92%>ρmin=0.3%，又As，/As=0.83>0.3，满足梁的抗震构造要求。74 西安工业大学学士学位论文表8.1框架梁纵向钢筋配筋表层次截面M/kNξAs"/mm2As/mm2实配钢筋As/mm2As"/Asρ/%6支座A-147.26＜06289264Ф18(1017)0.610.56B左-87.40＜06285493Ф20(942)0.610.52AB跨间72.960.00664264Ф16(804)0.44支座B右-46.36＜06282914Ф14(615)0.610.51BC跨间38.000.03522244Ф14(615)0.515支座A-205.82＜0125612945Ф20(1570)0.80.87B左-121.63＜012567643Ф20(942)0.80.52AB跨间121.060.01107104Ф20(1256)0.69支座B右-67.00＜012564214Ф14(615)0.80.51BC跨间62.200.00443684Ф14(615)0.514支座A-277.08＜0125617425Ф22(1900)0.661.05B左-156.72＜012569855Ф20(1570)0.660.87AB跨间193.710.017711444Ф20(1256)0.69支座B右-94.77＜012565964Ф16(804)0.660.67BC跨间89.500.05815344Ф14(615)0.513支座A-332.95＜0152020945Ф25(2454)0.621.36B左-184.82＜0152011625Ф20(1570)0.620.87AB跨间249.580.022914804Ф22(1520)0.84支座B右-116.07＜015207304Ф18(1017)0.620.84BC跨间111.000.06896614Ф16(804)0.672支座A-250.03＜0196422015Ф25(2454)0.81.36B左-193.42＜0196412165Ф20(1570)0.80.87AB跨间266.670.024615904Ф25(1964)1.09支座B右-122.57＜019647704Ф20(1256)0.81.04BC跨间117.000.02787024Ф16(804)0.671支座A-389.88＜0196424525Ф25(2454)0.81.36B-207.19＜0196413035Ф20(1570)0.80.87AB跨间310.330.024018114Ф25(1964)1.09支座B右-135.68＜019648534Ф20(1256)0.81.04BC跨间129.110.04807544Ф16(804)0.67c.梁斜截面受剪承载力计算(1)验算截面尺寸hw=h0=565mmhw/b=665/300=1.88<4,属一般梁。74 西安工业大学学士学位论文0.20fcmbh0=0.20×16.7×300×565=566.13kN>V=192.05N可知，截面符合条件。(2)验算可否按构造配箍0.7fcmbh0=0.7×1.57×300×565=186280N192.05kNρsv=nAsv1/bs=4×50.3/100/300=0.67%>ρsvmin=0.02fc/fyv=0.02×16.7/270=0.12%加密区长度取0.95m，非加密区箍筋取Ф8@150，箍筋配置，满足构造要求。BC跨：若梁端箍筋加密区取双肢Ф8@100，则其承载力：0.42fcbh0+1.25fyvnAsv1h0/s=0.42×1.57×300×365+1.25×270×201/100×565=455.48Kn>212.52kN。全长加密，箍筋配置，满足构造要求。表8.2框架梁箍筋数量计算表层次截面γREV/kN0.20βcbh0/kN梁端加密区非加密区实际配钢筋实际配钢筋6A，Bl95.26484.77>γREV-0.086双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br75.83313.17>γREV0.029双肢Ф8@100双肢Ф8@1005A，Bl133.86484.77>γREV0.115双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br98.95313.77>γREV0.217双肢Ф8@100双肢Ф8@1004A，Bl156.24484.77>γREV0.233双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br146.51313.17>γREV0.603双肢Ф8@100双肢Ф8@1003A，Bl174.94484.77>γREV0.331双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br171.75313.17>γREV0.808双肢Ф8@100双肢Ф8@1002A，Bl177.91484.77>γREV0.346双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br187.34313.17>γREV0.934双肢Ф8@100双肢Ф8@1001A，Bl192.05566.13>γREV0.421双肢Ф8@100双肢Ф8@150Br212.52365.73>γREV1.139双肢Ф8@100双肢Ф8@10074 西安工业大学学士学位论文8.2框架柱8.2.1柱截面尺寸验算根据《抗震规范》，对于二级抗震等级，剪跨比大于2，轴压比小于0.8。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，注意，表中的Mc、Vc和N都不应考虑抗震调整系数，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。例：第1层A柱：柱截面宽度：b=650mm柱截面有效高度：h0=650-40=610mm混凝土轴心抗压强度设计值：fc=16.7N/mm2柱端弯矩计算值：Mc取上下端弯矩的最大值。Mc=584.57/0.75=779.42kN·m柱端剪力计算值：Vc=177.89/0.85=209.28kN柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=1711.13/0.75=2281.50kN剪跨比：Mc/Vch0=779.42×103/209.28/610=5.642>2轴压比：N/fcbh0=2281.50×103/16.7/650/610=0.344<0.9表8.3柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次B(mm)h0(mm)fc(N/mm2)Mc(kN·m)Vc(kN)N(kN)Mc/Vch0N/fcbh0A柱665061014.3229.8090.21332.964.17>20.058<0.8565061014.3251.33115.15658.353.58>20.12<0.8465061014.3310.05142.531073.013.57>20.19<0.8365061014.3331.64163.051462.033.33>20.26<0.8265061014.3369.29178.141856.633.40>20.33<0.8165061016.7779.43209.282281.516.11>20.34<0.8B柱665061014.3332.86144.58355.163.77>20.062<0.8565061014.3377.36188.29718.793.29>20.13<0.8465061014.3475.48234.011125.693.33>20.20<0.8365061014.3547.48268.201597.443.35>20.28<0.8265061014.3551.20292.382025.253.09>20.36<0.8165061016.7801.55264.662480.354.96>20.37<0.88.2.2柱正截面承载力的计算根据柱端截面组合的内力设计值及其调整值，按正截面受压(或受拉)计算柱的纵向受力钢筋，一般可采用对称配筋。计算中采用的柱计算长度的采用：由《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)所示方法计算。一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构的各层柱段，现浇楼盖底层为74 西安工业大学学士学位论文其他层为，对底层柱为基础顶面到一层板顶的高度，其余层为上下板顶之间的高度。水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值以上时，框架柱的计算长度按如下两式计算，并取其中较小值：式中，、为柱的上、下端节点交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁的线刚度之和的比值；为两较小值；为柱的高度。先以第1层A柱为例:a.最不利组合一(调整后)Mmax=876.85kN·m，N=1711.13kN轴向力对截面重心的偏心矩：e0=M/N=876.85×106/(1711.13×103)=512.43mm附加偏心矩ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即650/30=21.66mm，故取ea=21.66mm。柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的底层柱，l0=1.0H=4.80m。初始偏心矩：ei=e0+ea=512.43+21.66=534.09mm因为长细比l0/h=4800/650=7.38>5，故应考虑偏心矩增大系数η。ξ1=0.5fcmA/N=0.5×16.7×6502/(1711.13×103)=2.06>1.0取ξ1=1.0又l0/h<15，取ξ2=1.0得，η=1+l02ξ1ξ2h0/1400eih2=1+7.382×610/1400/534.09=1.044轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离e=ηei+h/2-as=1.044×534.09+650/2-40=842.58mm对称配筋：ξ=x/h0=N/fcbh0=1711.13×103/16.7/650/610=0.258<ξb=0.55，为大偏压情况。As,=As=[Ne-ξ(1-0.5ξ)fcbh02]/fy`/(h0-as,)=[1711.13×103×842.58-0.258×(1-0.5×0.258)×16.7×650×6102]/300/(610-40)=1730.25mm2b.最不利组合二Nmax=2157.79kN，M=79.49kN·m此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。轴向力对截面重心的偏心矩e0=M/N=79.49×106/(2157.79×103)=36.83mm初始偏心矩：ei=e0+ea=36.82+23.33=60.15mm长细比l0/h=4800/650=7.38>5，故应考虑偏心矩增大系数η。74 西安工业大学学士学位论文ξ1=0.5fcA/N=0.5×16.7×6502/(2157.79×103)=1.63>1.0取ξ1=1.0又l0/h<15，取ξ2=1.0得η=1+l02ξ1ξ2h0/1400eih2=1+7.382×610/1400/60.15=1.394ηei=1.394×60.15=83.84mm<0.3h0=0.3×610=183mm,故为小偏心受压。轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离e=ηei+h/2-as=83.84+650/2-40=368.84mmξ=(N-ξbfcbh0)/[(Ne-0.45fcbh02)/(0.8-ξb)/(h0-as,)+fcbh0]+ξb按上式计算时，应满足N>ξbfcmbh0及Ne>0.43fcbh02.因为N=2157.79kN<ξbfcbh0=0.55×16.7×650×610=3641.85kN故可按构造配筋，且应满足ρmin=0.8%，单侧配筋率ρsmin≥0.2%，故As,=As=ρsminbh=0.2%×650×650=845mm2选425，As,=As=1964mm2总配筋率ρs=3×1964/650/610=1.48%>0.8%74 西安工业大学学士学位论文表8.4A柱正截面配筋表A柱六层二层一层组合方式|Mmax|—NNmax—M|Mmax|—NNmax—M|Mmax|—NNmax—M截面柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶M(KNm)78.606167.91470.66594.028336.715281.90166.9862.635698.478192.40228.13945.198N(KN)187.947161.217245.323205.2281352.031323.521435.581395.4851563.7951527.4081631.8771692.3160.3h0168168168168168168168168198198198198e0=M/N(mm)418.231041.534288.045458.159249.044212.99846.65744.884446.655125.96617.24326.707ea(mm)202020202020202023.3323.3323.3323.33ei=e0+ea(mm)438.231061.534308.045478.160269.044232.99866.65764.88469.986149.29640.57350.038l0(m)4.1254.1254.1254.1254.1254.1254.1254.1254.554.554.554.55l0/h6.886.886.886.886.886.886.886.886.506.506.506.50ζ11.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0ζ21.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0η1.1081.0451.1531.0991.1761.2031.7091.7281.0901.2832.0411.844ηei485.501108.80355.31525.43316.31280.26113.92112.15512.24191.5582.8292.29e(mm)745.501368.80615.31785.43576.31540.26373.92372.15822.24501.55392.82402.29ξ0.0390.0340.0510.0430.2810.2750.2990.2900.2030.1980.2120.21974 西安工业大学学士学位论文偏心性质大大大大大大小小大小小小AS=AS"(mm2)200.13702.9392.60257.96695.35413.16<0<01652.90<0<0<0实配钢筋4Ф224Ф224Ф25面积(mm2)152015201964ρS(%)1.15%1.15%1.48%表8.5B柱正截面配筋表A柱六层二层一层组合方式|Mmax|—NNmax—M|Mmax|—NNmax—M|Mmax|—NNmax—M截面柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶M(KNm)130.537212.73284.425110.600462.712455.55884.23275.556759.382374.71336.67373.333N(KN)191.163164.433323.1325283.038925.520897.0091902.6571862.5621119.0421080.232310.2342255.6530.3h0168168168168168168168168198198198198e0=M/N(mm)682.861293.73261.27390.76499.95507.8644.2740.57678.60346.8815.8732.51ea(mm)202020202020202023.3323.3323.3323.33ei=e0+ea(mm)702.861313.73281.27410.76519.95527.8664.2760.57701.93370.2139.2055.84l0(m)4.1254.1254.1254.1254.1254.1254.1254.1254.554.554.554.55l0/h6.886.886.886.886.886.886.886.886.506.506.506.50ζ11.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0ζ21.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0η1.0271.0141.0671.0461.0361.0361.2951.3131.0281.0541.5081.35774 西安工业大学学士学位论文ηei721.791332.66300.20429.69538.88546.8083.2079.50721.85390.1359.1275.76e(mm)981.791592.66560.20689.69798.88806.80343.20339.501031.85700.13369.12385.76ξ0.0400.0340.0670.0590.1930.1870.3960.3880.1450.1400.2990.292偏心性质大大大大大大小小大大小小AS=AS"(mm2)441.97924.5036.46221.191452.631438.67<0<01903.24431.95<0<0实配钢筋4Ф224Ф224Ф25面积(mm2)152015201964ρS(%)1.15%1.15%1.48%74 西安工业大学学士学位论文8.2.3柱斜截面受剪承载力的计算以第1层A柱为例，上柱柱端弯矩设计值MCt=295.14×1.25=368.92kN·m柱底弯矩设计值MCb=876.85×1.25=1096.06kN·m框架柱剪力设计值V=1.2(MCt+MCb)/Hn=1.2×(368.95+1096.06)/4.2=418.57kNREV/Cfcbho=0.85×418.57×103/16.7/650/610=0.053<0.2满足要求λ=MC/VCh0=779.43×103/(209.28×610)=6.10>3取λ=3N=1662.46/0.8=2078.07kN>0.3fcbh=0.3×16.7×6502/103=2116.72kN故取N=2078.07kNASV/S=[γREV-1.05/(1+λ)fcbho-0.056N]/fyvh0=(0.85×418.57×103-1.05/4×16.7×650×610-0.056×2078.07×103)/270/610=-9.09<0故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢Ф8@200。查表得，最小配筋率特征值λv=0.08，则最小配筋率ρvmin=λvfc/fyv=0.08×16.7/270=0.63%Asv/s≥ρvAcor/li=0.49×600×600/100/8/600=0.36取8，ASV=50.3mm,则s≤101.5mm.根据构造要求，取加密区箍筋为48@100，柱全长加密各层箍筋计算结果见表。表8.6柱斜截面配筋计算表柱号层次γREVC(kN)0.2fcbh0(kN)N(kN)0.3fcbh(kN)(ASV)/SvλVfC/fyV(%)实配箍筋加密区非加密区A柱676.198960.96>V214.9561544.40＜00.085.454Φ8@1004Φ8@1004143.633960.96>V834.2881544.40＜00.085.454Φ8@1004Φ8@1001249.8241543.08>V1909.262454.90＜00.086.364Φ8@1004Φ8@100B柱688.727960.96>V219.2441544.40＜00.085.454Φ8@1004Φ8@1004146.495960.96>V757.0041544.40＜00.085.454Φ8@1004Φ8@1001265.0541543.08>V1350.2882454.90＜00.086.364Φ8@1004Φ8@10074 西安工业大学学士学位论文8.2.4框架梁柱节点核芯区截面抗震验算以第一层中节点为例，由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因为节点两侧梁不等高，计算时取两侧梁的平均高度，即Hb=(600+400)/2=500mm,hb0=(565+365)/2=465mm本例框架为二级抗震等级，应按式Vj=(ηjbΣMb)[1-(hb0-as,)/(Hc-hb)]/(hb0-as)计算节点的剪力设计值，其中Hc为柱的计算高度，取节点上，下柱反弯点间的距离，即Hc=0.49×3.3+0.34×4.80=3.396mΣMb=(259.14+174.14)/0.75=577.70kN·m(左震)可知，剪力设计值Vj=(ηjbΣMb)[1-(hb0-as,)/(Hc-hb)]/(hb0-as)=1.2×577.70×103×[1-(465-35)/(3396-500)]/(465-35)=1372.80kN因bb=bc/2=325mm,故取bj=bc=650mm,hj=650mm，ηj=1.5则1/rRE(0.30ηjfcbjhj)=1/0.85(0.30×1.5×16.7×650×650)=3735.39kN≥Vj=1372.80kN，满足要求节点核芯区的受剪承载力按下式计算：Vj≤[1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γRE计算，其中，N取第2层柱底轴力N=1392.47/0.8=1740.58kN和0.5fcA=0.5×16.7×6502=3527.87kN二者中的较小值，故取N=1740.58kN。该节点区配箍为4Ф8@100，则[1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γRE=[1.1×1.5×1.57×650×650+0.05×1.5×1740.58×103+270×4×78.5×(465-35)/100]/0.85=1870.09kN≥Vj=1740.58kN故承载力满足要求。74 西安工业大学学士学位论文74 西安工业大学学士学位论文9楼板设计以标准层板计算为例9.1设计参数楼板按双向板设计，采用分离式配筋。楼板采用C30混凝土，钢筋采用HPB335板厚100mm，满足构造要求。计算跨度：内跨：(lc轴线间距离)边跨：n+b(ln为净跨，b为梁宽)（1）楼板平面布置图如下：图9.1楼板平面布置图(2)荷载统计与计算表9.1楼板荷载计算荷载屋面KN/m2楼面KN/m2恒荷载4.8653.330活荷载2.0002.0001-5楼面：恒载设计值：1.2×3.330=4.00KN/M2活载设计值：1.4×2.0=2.80KN/M2荷载总设计值：6.80KN/M274 西安工业大学学士学位论文6层屋面：恒载设计值：1.2×4.865=5.84KN/M2活载设计值：1.4×2.0=2.80KN/M2荷载总设计值：8.64KN/M29.2按塑性铰线法理论计算9.2.1弯矩计算表9.21-5层楼面板弯矩计算表区格板ABCDL0X（m）2.053.422.223.25L0y（m）6.857.027.026.85α0.090.230.100.22β2.002.002.002.00Mx6.336.166.466.03My0.140.580.160.53Mx"13.7014.0414.0413.70Mx""13.7014.0414.0413.70My"0.371.570.441.43My""0.371.570.441.43mx1.072.611.242.38my0.100.600.160.52mx"4.105.222.484.76mx""4.105.222.484.76my"0.201.200.321.04my""0.201.200.321.0474 西安工业大学学士学位论文9.2.2配筋计算：受拉钢筋的截面积按公式As=m/（rsh0fy），其中rs取0.9。对于四边都与梁整结的板，中间跨的跨中截面及中间支座处截面，其弯矩设计值减小20%。钢筋的配置：符合内力计算的假定，全板均匀布置。板的截面有效高度：短边方向：h0=h-20长边方向：h0=h-30表9.41-5层楼面板配筋计算表截面m(KN/m)ho/mmAs选配钢筋实配面积跨中AL0X方向1.078049.53Ф8@200252L0y方向0.10705.29Ф8@200252BL0X方向2.6180120.83Ф8@200252L0y方向0.607031.74Ф8@200252CL0X方向1.248057.41Ф8@200252L0y方向0.16708.46Ф8@200252DL0X方向2.3880110.18Ф8@200252L0y方向0.527027.51Ф8@200252支座D-B4.7680220.37Ф8@200252D-C1.048048.14Ф8@200252C-B2.4880114.81Ф8@200252C-D0.328014.81Ф8@200252B-B1.208055.56Ф8@200252A-B0.20809.25Ф8@200252A-C4.1080189.81Ф8@200252A-A4.1080189.81Ф8@20025274 西安工业大学学士学位论文10楼梯设计10.1设计参数(1)楼梯结构平面布置图：图10.1楼梯结构平面布置图(2)楼梯参数：层高3.6m，踏步尺寸150mm×270mm，采用混凝土强度等级C30，钢筋HPB335。楼梯开间3.6m,进深7.2m。采用板式楼梯。共12级踏步。水平投影长度：12×0.27=3.24m，楼梯踢面和踏面均为瓷砖，底面为20厚混合砂浆抹灰。10.2楼梯板计算板倾斜度tgα=150/270=0.56cosα=270/(1502+2702)1/2=板厚h约为板斜长的1/30，取h=100mm取1m宽板带计算，荷载分项系数rG=1.35rQ=1.4(1)荷载计算：梯段板的荷载：表10.1梯段板的荷载表荷载种类荷载标准值（KN/m）恒载瓷砖地面（0.27+0.15）×0.55×1/0.30=0.77三角形踏步0.27×0.15×25/2/0.27=1.69斜板0.10×25/0.87=2.87板底抹灰0.02×17×1/0.87=0.3974 西安工业大学学士学位论文恒荷载标准值5.72恒荷载设计值1.35×5.72=7.72活荷载标准值2.50活荷载设计值1.4×2.50=3.50荷载总设计值7.72+3.50=11.22(2)截面设计板水平计算跨度ln=3.24+0.3=3.54m弯矩设计值M=pln2/10=11.22×3.542/10=14.06kN·m取板保护层厚度为20mm，h0=100-20=80mmαs=M/(fcbh02)=14.06×106/14.3/1000/802=0.153，ξ=0.163As=1.0×14.3×1000×80×0.163/300=621.57mm2实取选配Φ10@100,实有1000/100=10根/m,As=785mm2配分布筋Φ8@300，每级踏步下一根。10.3平台板计算设平台板厚h=100mm，取1m宽板带计算。(1)荷载计算：平台板的荷载：表10.2平台板的荷载表荷载种类荷载标准值（KN/m）恒载瓷砖地面0.55混凝土板0.1×25=2.520厚板底抹灰0.02×17=0.34恒荷载标准值3.39恒荷载设计值3.39×1.2=4.07活荷载标准值2.5活荷载设计值2.5×1.4=3.5荷载总设计值7.56(2)截面设计：板的计算跨度l0=1.8-0.2×2=1.4m弯矩设计值M=pl02/8=7.56×1.42/1074 西安工业大学学士学位论文=1.48kN·mh0=100-20=80mmαs=M/(fcbh02)=1.48×106/14.3/1000/802=0.016，ξ=0.016As=1.0×14.3×1000×80×0.016/300=61.01mm2实际选配选Φ8@200,，1000/200=5根/m，As=252mm2。10.4平台梁计算设平台梁截面：b×h=200×300mm(1)荷载计算：平台梁的荷载：表10.3平台梁的荷载表荷载种类荷载标准值（KN/m）恒载梁自重0.2×（0.30-0.10）×25=1.00梁侧粉刷0.02×（0.30-0.10）×2×17=0.136平台板传来3.39×1.4/2=2.373梯段板传来5.72×3.54/2=10.12小计13.62恒荷载设计值1.2×13.62=16.34活荷载标准值2.5活荷载设计值1.4×2.5=3.5荷载总设计值27.02(2)截面设计：计算跨度l0=1.05ln=1.05×（3.6-0.24）=3.53m内力设计值M=pl02/8=27.02×3.532/8=42.03kN·mV=pln/2=27.02×3.53/2=47.66kN截面按倒L形计算，bf，取值：所以bf，=b+5hf,=200+5×500=700mmh0=300-35=265mm经计算属第一类T形截面。α1fcbf，hf，(h0-hf，/2)=1.0×14.3×700×100×(265-100/2)=215.21kN•m>42.03kN•mαs=M/(fcmbh02)=42.03×106/14.3/700/2652=0.059，ξ=0.060As=1.0×14.3×700×265×0.060/300=530.53mm274 西安工业大学学士学位论文选3Ф18，实有As=763mm2截面校核0.25fcbh0=0.25×14.3×200×265=189.5kN·m>42.03kN·m截面尺寸满足要求。判别是否需要配腹筋0.07fcbh0=0.07×14.3×200×265=53.05kN.m>42.03kN.m故安构造要求配置腹筋,配置双肢74 西安工业大学学士学位论文11基础设计11.1设计资料地表土为城市垃圾土，表层厚0.3米—0.5米。地表下土层为非湿陷性黄土。建筑场地为II类场地土。地基处理建议采用换土垫层法，垫层材料可选用3：7或2：8灰土。地基承载力标准值fak=180kPa。11.2基础截面确定采用柱下条形基础。11.2.1基础梁高柱下条形基础的肋梁高度一般为柱距的1/4～1/8,h=(1/8～1/4)×7200=900～1800取h=1250mm。梁宽b=600+50+50=700mm。基础埋深2.2m。11.2.2翼板厚度按构造要求，翼板厚度为250mm，采用梯形翼板。11.2.3基础长度选定基础梁从左边轴线外伸长度为边跨跨间距的1/4～1/3a1=(1/4～1/3)×7.2=1.8～2.4m，取a1=2m为了使荷载合力通过基底形心则基础梁必须伸出D轴以外则基础梁L=2×（7.2+2）+2.4=20.8m如此处理荷载重心与基底形心重合。74 西安工业大学学士学位论文图11.1基础示意图11.2.4基础的底面宽度查表可知ηb=0.3,ηd=1.6地基承载力深度修正：fa=180+0.3×20×(3-3)+1.6×20×(2.0-0.5)=228.00KN/mb≧(2157.79+2536.84)×2/20.8/(204.75-20×2)=2.40m基础平均埋置深度取2.00m.11.3基础梁内力计算图11.2基础受力图采用倒梁法计算，用弯距分配法计算基础弯距。a固端弯距计算边跨固端弯距为MAB=PiL12/12=451.40×7.22/12=1950.04KN·m74 西安工业大学学士学位论文中跨固端弯距为MBC=PiL12/12=451.40×2.42/12=216.67KN·mA截面(左)伸出弯距MA′=PiL02/2=451.40×22/2=902.80KN·mb刚度计算表11.1刚度值计算截面b×h跨度惯性矩0.7×1.257.20.1130.470×1060.7×1.252.40.1131.412×106分配系数为：µB左=µC右=0.470/(0.470+1.412)=0.249µB右=µC左=1-0.249=0.751c进行弯距分配表11.2弯矩分配表ABCD010.2490.7510.7510．24910902.80-1950.041950.40-216.67216.67-1950.041950.04-902.81047.2-431.69-1301.71301.76431.69-1047.24-215.84523.60650.88-650.88-523.60215.84215.84-292.44-882.0882.03292.44-215.84-146.22107.92441.01-441.01-107.92146.22902.80-1049.061857.79-1308.51308.57-1857.79388.81-902.8d.基础剪力计算A截面左边的剪力为：VAl=Pil0=451.40×2.0=902.80KN取OB段为隔离体，计算A截面的支座反力：RA=[pi(L0+L1)2/2-MB]/L1=[451.40×(2.0+7.2)2/2-1857.79]/7.2=2395.20KNA截面右边的剪力：VAr=PiL0-RA=451.40×2-2395.20=-1492.40KNRB′=Pi(L0+L1)-RA=451.40×(2+7.2)-1492.40=2660.48KNRB″=(PiL22/2+MB-MC)/L2=(451.40×2.42/2+1857.79-1308.57)/2.4=770.52KNRB=RB′+RB″=2660.48+770.52=3431.52KNVBl=RB=2260.48KNVBr=-RB″=-770.52KN按跨中剪力为零的条件来求跨中最大负弯距OB段：Pix-RA=451.40x-2395.20=0求得x=5.31mM1=Pix2/2-RA×(4.28-1.5)=451.40×5.312/2-2395.20×3.31=-1564.25KN·m74 西安工业大学学士学位论文BC段对称,最大弯距在中间截面M2=-PiL22/8+MB=-451.40×2.42/8+1562.25=1239.24KN·m由以上条件可做条形基础的弯距和剪力图:DABC图11.3弯矩和剪力图表11.3基础梁正截面承载力计算及配筋截面1049.061564.251308.571239.24700×1250700×1250700×1250700×12500.0670.1000.0830.0790.0690.1000.0860.0822877.873670.003586.913420.01配筋选配8Φ258Φ258Φ258Φ25实配面积39273927392739270.440.440.440.4474 西安工业大学学士学位论文表11.4基础梁斜截面承载力计算及配筋截面902.811492.402660.48770.52700×1250700×1250700×1250700×12503128.123128.123128.123128.121094.841094.841094.841094.84箍筋/肢数4Φ10@2004Φ10@2004Φ10@2004Φ10@200Asv314314314314S1001001001001471.871471.871471.871471.870.450.450.450.450.130.130.130.1374 12结构电算12结构电算12.1PM建模1.轴线的输入输入布置梁网格和布置柱的节点。2.构件的定义框架梁截面尺寸为：b×h=300mm×600mm；b×h=300mm×400mm；b×h=300mm×500mm；柱截面尺寸为：b×h=650mm×650mm。3.楼层定义根据建筑图和轴网布置梁和柱的位置。4.荷载定义1）屋面恒载屋面(不上人)：40mm厚C20细石混凝土保护层23×0.04=0.92kN/m25mm厚的1：3石灰砂浆隔离层17×0.005=0.0851kN/m220mm厚的水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m2三毡四油防层0.4kN/m2100mm厚的钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m220mm厚的1：2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m212厚的纸筋石灰抹底0.16kN/m2合计：4.865kN/m21～5层楼面(水磨石楼面)114 西安工业大学学士学位论文15mm厚的1：2白水泥白石子(掺有色石子)磨光打蜡18×0.015=0.27kN/m220mm厚的1：3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4kN/m2100mm厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5kN/m23mm厚的细石粉面16×0.003=0.048kN/m28mm厚的水泥石膏砂浆14×0.008=0.112kN/m2合计：3.330kN/m23）屋面和楼面活荷载标准值根据《荷载规范》和任务书不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2楼面活荷载标准值2.0kN/m2屋面雪荷载标准值0.2kN/m2走廊、门厅、楼梯2.5kN/m25.楼层组装将定义的结构标准层和荷载标准层从上到下组装成实际的建筑模型。12.2建筑模型的补充、修改1.楼板厚度的修改、次梁的布置。2.荷载信息的输入1）楼面荷载2）梁间荷载梁自重b×h=300mm×600mm梁自重：0.3030.60325=4.50kN/m抹灰层：10厚的混合砂浆0.6030.0132032=0.24kN/m合计4.75kN/mb×h=300mm×500mm梁自重：0.3030.50325=3.75kN/m抹灰层：10厚的混合砂浆0.5030.0132032=0.20kN/m114 西安工业大学学士学位论文合计3.95kN/mb×h=300mm×400mm梁自重：0.3030.40325=3.00kN/m抹灰层：10厚的混合砂浆0.4030.0132032=0.160kN/m合计3.160kN/m3）外纵墙自重1~5层：墙体为240mm粘土空心砖外墙面刷涂料(0.5kN/m2)内墙面为20mm厚抹灰外墙单位面积墙面重力荷载为：0.5+15×0.24+17×0.02=4.44kN/m2A-B、C-D跨线荷载为：4.44×（3.6-0.6）=13.32kN/mB-C跨线荷载为：4.44×（3.6-0.4）=14.208kN/m6层：A-B、B-C、C-D跨线荷载：4.44×0.6=2.664kN/m4）内纵墙自重1~5层：内墙体为200mm加气混凝土块两侧为20mm厚抹灰内墙单位面积墙面重力荷载为:2.10+2×17×0.02=2.78kN/m2A-B、C-D跨主梁：2.78×（3.6-0.6）=8.34kN/mA-B、C-D跨次梁：2.78×（3.6-0.5）=8.618kN/m5）内横墙自重1~5层：线荷载为：2.783（3.6-0.6）=8.34kN/m4.3画结构平面图（见图纸）114 西安工业大学学士学位论文4.4PK方法计算结果图12.1框架立面图114 西安工业大学学士学位论文图12.2恒荷载图114 西安工业大学学士学位论文图12.3恒荷载弯矩图114 西安工业大学学士学位论文图12.4恒荷载轴力图、114 西安工业大学学士学位论文图12.5恒荷载剪力图114 西安工业大学学士学位论文图12.6活荷载图114 西安工业大学学士学位论文图12.7活荷载弯矩包络图114 西安工业大学学士学位论文图12.8活荷载轴力包络图114 西安工业大学学士学位论文图12.9活荷载剪力包络图114 西安工业大学学士学位论文4.5PK配筋计算结果4.5手算与电算配筋计算结果比较（见一榀框架图配筋）114 西安工业大学学士学位论文设计心得经过四年基础与专业知识的学习，培养了我独立做建筑结构设计的基本能力。在老师的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的设计。此课题设计历时约四个月，在这四个月中，我能根据设计进度的安排，紧密地和本组同学合作，按时按量的完成自己的设计任务。在设计前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。特别值得一提的是，我深深的认识到作为一名结构工程师，应该具备一种严谨的设计态度，本着建筑以人为本的思想，力求做到实用、经济、美观；在设计一幢建筑物的过程中，应该严格按照建筑规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是结构和建筑的交流，结构设计和施工的协调。这就要求一名结构工程师应该具备灵活的一面，不仅要抓住建筑结构设计的主要矛盾，同时也要全面地考虑一些细节和局部的设计。在毕业设计的过程中，我深深地认识到各种建筑规范和规定是建筑设计的灵魂，一定要好好把握。在以后的学习和工作中，要不断加强对建筑规范的学习和体会，有了这个根本，我们就不会犯工程上的低级错误，同时我们在处理工程问题时就有了更大的灵活性。土木工程是一门古老而又现代的学科，在进行工程实践的过程中，我们应该立足经典的理论知识，在不断的工程实践积累中，勇于创新，扩大交流，不断形成我们的工程技术优势。现在我国正处于基础建设的高峰时期，作为一名新世纪的土木工程人员，我们应该立足本国的具体情况，充分利用我国的人力和物力优势，不断的加强对外工程技术交流与合作，在竞争激烈的国际市场中占据我们的一席之地。“三个臭皮匠，顶个诸葛亮。”在繁忙紧张的工程实践中，作为一名工程技术人员，我们应该努力调动集体的积极性和创造力，充分挖掘团队的潜力，这样我们的工作才能以最高的效率来进行。在工程实践上，有很多问题应该发挥集体的智慧和力量，所以我们要重视团队作用的发挥。114 西安工业大学学士学位论文“养兵千日，用兵一时。”在本次毕业设计中，我为能用上四年的学习成果而欣喜万分，同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。在以前学习结构力学、钢筋混凝土结构、建筑结构抗震等专业课时，老是觉得所学的东西跟实践相差的太远，甚至觉得没什么用，这可能跟当时特别想学什么就马上能用有关。这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松，在毕业设计的过程中，我感觉到那些基础知识是相当重要的。在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了基础的夯实，对一门系统的科学，应该扎实的学习它的每一部分知识，充分利用各种实践环节，切实做到理论联系实践，学以致用。同样，通过这次毕业设计，我也感觉到我们的课程设置方面的优势和不足。在建筑系土木工程学科，我们拥有相当一批非常优秀的结构和施工方面的老师，拥有一批相当勤奋的同学，在教和学的环节处理上，可以说是相当不错的。但话有说回来，我们在一些课程的设置上是不甚合理的。在本次框架结构设计中，我觉得知识涉及面最广的莫过于建筑结构抗震和钢筋混凝土结构，钢筋混凝土课程的课时安排比较紧张，有很多东西只能通过自学。希望以后的课程能够设置得更加合理，这样我们运用起来可能会更加自如。大学毕业后，我将在新的工作岗位开始自己新的学习和生活，但毕业设计这段时间是我四年的大学生活中最充实的一段时间，我也初步掌握了建筑结构设计的基础知识。在以后的工作中，我将加深对基础知识的学习，继续扎实的学习土木工程的专业知识，争取早日成为一名优秀的结构工程师。在此再次感谢在这次毕业设计中支持和帮助我的老师和同学。114 致谢致谢感谢导师李养成老师的关心、指导和教诲。李养成老师平等待人、以身为教、严于律己的崇高品质对我将是永远的鞭策。感谢李养成老师全面具体的指导，李养成老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使我收益匪浅，终生难忘。感谢毕业答辩的老师对我的指导与更正。感谢我的同学和朋友们对我的关心和帮助。感谢我的家人和学校对我的关心和帮助。114 参考文献参考文献[1]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010-2001）.北京：中国建筑工业出版社,2002[2]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社,2001[3]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京:中国建筑工业出版社,2006[4]中华人民共和国国家标准.建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001).北京:中国建筑工业出版社,2002[5]中华人民共和国国家标准.建筑工程抗震设防分类标准(GB50223—2004).北京:中国建筑工业出版社,2004[6]中华人民共和国国家标准.建筑结构制图标准(GB/T50105—2001).北京:中国建筑工业出版社,2002[7]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002).北京:中国建筑工业出版社,2002[8]中华人民共和国国家标准.房屋建筑制图统一标准(GB/T50001—2001).北京:中国建筑工业出版社,2002[9]中华人民共和国国家标准.建筑模数协调统一标准(GBJ2—86).北京:中国建筑工业出版社,1987[10]中华人民共和国国家标准.建筑楼梯模数协调标准(GBJ101－87).北京:中国建筑工业出版社,1987[11]中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范(GBJ16－87).北京:中国建筑工业出版社,2001[12]中华人民共和国国家标准.办公建筑设计规范（JGJ67-2006）.北京:中国建筑工业出版社,2006[13]中华人民共和国国家标准.民用建筑设计通则（GB50352-2005）.北京:中国建筑工业出版社,2005[14]陈希哲.土力学地基基础.第4版.北京：清华大学出版社，2004[15]PhilipJodidio,ContemporaryEuropeanArchitecture,Taschen,Koln,pp.148-153[16]AnnBreen&DickRigby,Waterfronts,McGraw-Hill,Inc.NewYork,1994,pp.297-300[17]AnnBreen&DickRigby,TheNewWaterfront,ThamesandHudson,London,1996,pp.118-120114 西安工业大学学士学位论文[18]AnnBreen&DickRigby,TheNewWaterfront,ThamesandHudson,London,1996,pp.52-55[19]RobertHolden,InternationalLandscapeDesign,LaurenceKingPublishing,London,1996,pp.10-27114 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：本科学生在校攻读学士学位期间毕业设计（论文）工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用毕业设计（论文）工作成果或用毕业设计（论文）工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送交的毕业设计（论文）的原文或复印件，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅；学校可以公布毕业设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后应遵守此规定）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期：114 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。毕业设计（论文）与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期：114 附录附录：DesignandExecutionofGroundInvestigationForEarthworksPAULQUIGLEY,FGSIrishGeotechnicalServicesLtdAbstractThedesignandexecutionofgroundinvestigationworksforearthworkprojectshasbecomeincreasinglyimportantastheavailabilityofsuitabledisposalareasbecomeslimitedandcostsofimportingengineeringfillincrease.Anoutlineofgroundinvestigationmethodswhichcanaugment‘traditionalinvestigationmethods’particularlyforglacialtill/boulderclaysoilsispresented.Theissueof‘geotechnicalcertification’israisedandrecommendationsoutlinedonitsmeritsforincorporationwithgroundinvestigationsandearthworks.1.IntroductionTheinvestigationandre-useevaluationofmanyIrishboulderclaysoilspresentsdifficultiesforboththegeotechnicalengineerandtheroaddesignengineer.Theseglacialtillorboulderclaysoilsaremainlyoflowplasticityandhaveparticlesizesrangingfromclaytoboulders.Mostofourboulderclaysoilscontainvaryingproportionsofsand,gravel,cobblesandbouldersinaclayorsiltmatrix.Theamountoffinesgovernstheirbehaviourandthesiltcontentmakesitveryweathersusceptible.Moisturecontentscanbehighlyvariablerangingfromaslowas7%forthehardgreyblackDublinboulderclayupto20-25%forMidland,South-WestandNorth-Westlightgreyboulderclaydeposits.Theabilityofboulderclaysoilstotake-infreewateriswellestablishedandpoorplanningofearthworksoftenamplifiesthis.Thefinesoilconstituentsaregenerallysensitivetosmallincreasesinmoisturecontentwhichoftenleadtolossinstrengthandrenderthesoilsunsuitableforre-useasengineeringfill.Manyofourboulderclaysoils(especiallythosewithintermediate114 西安工业大学学士学位论文typesiltsandfinesandmatrix)havebeenrejectedattheselectionstage,butgoodplanningshowsthattheycaninfactfulfilspecificationrequirementsintermsofcompactionandstrength.Theselectionprocessshouldaimtomaximisetheuseoflocallyavailablesoilsandwithcarefulevaluationitispossibletouseorincorporate‘poorormarginalsoils’withinfillareasandembankments.Fillmaterialneedstobeplacedatamoisturecontentsuchthatitisneithertoowettobestableandtrafficableortoodrytobeproperlycompacted.Highmoisturecontent/lowstrengthboulderclaysoilscanbesuitableforuseasfillinlowheightembankments(i.e.2to2.5m)butnotsuitablefortraffickingbyearthworkplantwithoutusingageotextileseparatorandgranularfillcappinglayer.Hence,itisvitalthattheearthworkscontractorfullyunderstandsthehandlingpropertiesofthesoils,asformanyprojectsthisiseffectivelygovernedbythetrafficabilityofearthmovingequipment.2.TradtionalGroundInvestigationMethodsForroadprojects,aprincipalaimofthegroundinvestigationistoclassifythesuitabilityofthesoilsinaccordancewithTable6.1fromSeries600oftheNRASpecificationforRoadWorks(SRW),March2000.Themajorityofcurrentgroundinvestigationsforroadworksincludesacombinationofthefollowingtogivetherequiredgeotechnicaldata:§Trialpits§Cablepercussionboreholes§Dynamicprobing§Rotarycoredrilling§In-situtesting(SPT,variableheadpermeabilitytests,geophysicaletc.)§LaboratorytestingTheimportanceof‘phasing’thefieldworkoperationscannotbeoverstressed,particularlywhenassessingsoilsuitabilityfromdeepcutareas.Cablepercussion114 西安工业大学学士学位论文boreholesarenormallysunktoadesireddepthor‘refusal’withdisturbedandundisturbedsamplesrecoveredat1.00mintervalsorchangeofstrata.Inmanyinstances,cablepercussionboringisunabletopenetratethroughverystiff,hardboulderclaysoilsduetocobble,boulderobstructions.Sampledisturbanceinboreholesshouldbepreventedandlossoffinesiscommon,invariablythisleadstoinaccurateclassification.Trialpitsareconsideredmoreappropriateforrecoveringappropriatesizesamplesandforobservingtheproportionofclaststomatrixandsizesofcobbles,boulders.Detailedandaccuratefielddescriptionsarethereforevitalforcutareasandtrialpitsprovideanopportunitytoexaminethesoilsonalargerscalethanboreholes.Trialpitsalsoprovideaninsightontrenchstabilityandtoobservewateringressanditseffects.Asuitablyexperiencedgeotechnicalengineerorengineeringgeologistshouldsupervisethetrialpittingworksandrecoveryofsamples.Thecharacteristicsofthesoilsduringtrialpitexcavationshouldbecloselyobservedasthisprovidesinformationonsoilsensitivity,especiallyifwaterfromgranularzonesmigratesintothefinematrixmaterial.Veryoften,theconditionofsoilonthesidesofanexcavationprovidesamoreaccurateassessmentofitsin-situcondition.3.SoilClassificationSoildescriptionandclassificationshouldbeundertakeninaccordancewithBS5930(1999)andtestedinaccordancewithBS1377(1990).Theengineeringdescriptionofasoilisbasedonitsparticlesizegrading,supplementedbyplasticityforfinesoils.Formanyofourglacialtill,boulderclaysoils(i.e.‘mixedsoils’)difficultiesarisewithdescriptionsandassessingengineeringperformancetests.Asoutlinedpreviously,Irishboulderclaysusuallycomprisehighlyvariableproportionsofsands,gravelsandcobblesinasiltorclaymatrix.Lowplasticitysoilswithfinescontentsofaround10to15%oftenpresentthemostdifficulties.BS5930(1999)nowrecognisesthesedifficultiesindescribing‘mixedsoils’–thefinesoilconstituentswhichgoverntheengineeringbehaviournowtakespriorityoverparticlesize.114 西安工业大学学士学位论文Akeyparameter(whichisoftenunderestimated)inclassifyingandunderstandingthesesoilsispermeability(K).Inspectionoftheparticlesizegradingswillindicatemagnitudeofpermeability.Wherepossible,triaxialcelltestsshouldbecarriedoutoneitherundisturbedsamples(U100’s)orgoodqualitycoresamplestoevaluatethedrainagecharacteristicsofthesoilsaccurately.Lowplasticityboulderclaysoilsofintermediatepermeability(i.e.Koftheorderof10-5to10-7m/s)canoftenbe‘conditioned’bydrainagemeasures.Thisusuallyentailstheinstallationofperimeterdrainsandsumpsatcutareasorborrowpitssoastoreducethemoisturecontent.Hence,withsmallreductioninmoisturecontent,difficultglacialtillsoilscanbecomesuitableasengineeringfill.4.EngineeringPerformanceTestingofSoilsLaboratorytestingisverymuchdictatedbytheproposedend-useforthesoils.TheengineeringparameterssetoutinTable6.1pftheNRASRWincludeacombinationofthefollowing:§Moisturecontent§Particlesizegrading§PlasticLimit§CBR§Compaction(relatingtooptimumMC)§RemouldedundrainedshearstrengthAnumberofkeyfactorsshouldbeborneinmindwhenschedulinglaboratorytesting:§Compaction/CBR/MCVtestsarecarriedouton<20mmsizematerial.§Moisturecontentvaluesshouldrelateto<20mmsizematerialtoprovideavalidcomparison.§Porepressuresarenottakenintoaccountduringcompactionandmayvaryconsiderablybetweenlaboratoryandfield.§Preparationmethodsforsoiltestingmustbeclearlystipulatedandagreedwiththedesignatedlaboratory.114 西安工业大学学士学位论文Greatcaremustbetakenwhendeterminingmoisturecontentofboulderclaysoils.Ideally,themoisturecontentshouldberelatedtotheparticlesizeandhaveacorrespondinggradinganalysisfordirectcomparison,althoughthisisnotalwayspractical.Inthemajorityofcases,theMCVwhenusedwithcompactiondataisconsideredtoofferthebestmethodofestablishing(andchecking)thesuitabilitycharacteristicsofaboulderclaysoil.MCVtestingduringtrialpittingisstronglyrecommendedasitprovidesarapidassessmentofthesoilsuitabilitydirectlyafterexcavation.MCVcalibrationcanthenbecarriedoutinthelaboratoryatvariousmoisturecontentincrements.SampledisturbancecanoccurduringtransportationtothelaboratoryandthiscanhaveasignificantimpactontheresultantMCV’s.IGSLhasfoundlargediscrepancieswhenperformingMCV’sinthefieldonlowplasticityboulderclayswiththosecarriedoutlaterinthelaboratory(2to7days).ManyoftheaforementionedlowplasticityboulderclaysoilsexhibittimedependantbehaviourwithsignificantlydifferentMCV’srecordedatalaterdate–increasedvaluescanbeduetothedrainageofthematerialfollowingsampling,transportationandstoragewhiledilatancyandmigrationofwaterfromgranularlensescanleadtodeteriorationandlowervalues.Thistypeofinformationisimportanttoboththedesignerandearthworkscontractorasitprovidesanopportunitytounderstandthepropertiesofthesoilswhentestedasoutlinedabove.Itcanalsoillustratetheadvantagesofpre-draininginsomeinstances.Withmixedsoils,faceexcavationmaybenecessarytoacceleratedrainageworks.CBRtestingofboulderclaysoilsalsoneedscarefulconsideration,mainlywiththepreparationmethodemployed.Designengineersneedtobeawareofthis,asitcanhaveanorderofmagnitudedifferenceinresults.Staticcompactionofboulderclaysoilsisadvisedascompactionwiththe2.5or4.5kgrammeroftenleadstohighexcessporepressuresbeinggenerated–henceverylowCBRvaluescanresult.Also,curingofcompactedboulderclaysamplesisimportantasthisallowsexcessporewaterpressurestodissipate.114 西安工业大学学士学位论文5.EngineeringClassificationofSoilsInaccordancewiththeNRASRW,generalcohesivefilliscategorisedinTable6.1asfollows:§2AWetcohesive§2BDrycohesive§2CStonycohesive§2DSiltycohesiveThematerialpropertiesrequiredforacceptabilityaregivenandthedesignengineerthendeterminestheupperandlowerboundlimitsonthebasisofthelaboratoryclassificationandengineeringperformancetests.IrishboulderclaysoilsarepredominantlyClass2C.Clause612oftheSRWsetsoutcompactionmethods.Twoproceduresareavailable:§MethodCompaction§End-ProductCompactionEndproductcompactionisconsideredmorepractical,especiallywhengoodcompactioncontroldatabecomesavailableduringtheearlystagesofanearthworkscontract.AminimumTargetDryDensity(TDD)isconsideredveryusefulforthecontractortoworkwithasameansofcheckingcompactionquality.Oncethematerialhasbeenapprovedandmeetstheacceptabilitylimits,thenin-situdensitycanbemeasured,preferablybynucleargaugeorsandreplacementtestswherethestonecontentislow.Asplacingandcompactionofthefillprogresses,thein-situTDDcanbecheckedandnon-conformingareasquicklyrecognisedandcorrectiveactiontaken.Thisprocessrequiresthedesignengineertoreviewthefielddensitieswiththelaboratorycompactionplotsandevaluateactualwith‘theoreticaldensities’.6.SupplementaryGroundInvestigationMethodsForEarthworksThemoretraditionalmethodsandprocedureshavebeenoutlinedinSection2.Thefollowingareexamplesofmethodswhicharebelievedtoenhancegroundinvestigationworksforroadprojects:114 西安工业大学学士学位论文§Phasingthegroundinvestigationworks,particularlythelaboratorytesting§Excavation&samplingindeeptrialpits§Largediameterhighqualityrotarycoredrillingusingair-mistorpolymergeltechniques§Small-scalecompactiontrialsonpotentiallysuitablecutmaterial6.1PhasingPhasinggroundinvestigationworksformanylargeprojectshasbeenadvocatedformanyyears–thisisparticularlytrueforroadprojectswheresignificantamountsofgeotechnicaldatabecomesavailableoverashortperiod.Onthemajorityoflargegroundinvestigationprojectsnoperiodisleftto‘digest’orreviewthepreliminaryfindingsandre-appraisethesuitabilityofthemethods.Withregardtosoillaboratorytesting,largetestingschedulesareoftenpreparedwithnorealconsiderationgiventotheirenduse.Inmanycases,thescheduleispreparedbyajuniorengineerwhiletheseniordesignengineerwhowillprobablydesigntheearthworkswillhavenorealinvolvement.Itishighlightedthattheengineeringperformancetestsareexpensiveandoflongduration(e.g.5pointcompactionwithCBR&MCVateachpointtakesinexcessoftwoweeks).Whenclassificationtests(moisturecontents,particlesizeanalysisandAtterbergLimits)arecompletedthenamoreincisiveevaluationcanbecarriedoutonthedataandtheengineeringperformancetestsscheduled.IfMCV’sareperformedduringtrialpittingthenagoodassessmentofthesoilsuitabilitycanbeimmediatelyobtained.6.2DeepTrialPitsTheexcavationofdeeptrialpitsisoftenperceivedascumbersomeanddifficultandthereforenotconsideredappropriatebydesignengineers.Excavationofdeeptrialpitsinboulderclaysoilstodepthsofupto12misfeasibleusingbenchingtechniquesandsumppumpingofgroundwater.Inrecentyears,IGSLhasundertakensuchdeeptrialpitsonseverallargeroadgroundinvestigationprojects.Thedataobtainedfromthesehascertainlyenhancedthe114 西安工业大学学士学位论文geotechnicaldataandprovidedabetterunderstandingofthebulkpropertiesofthesoils.Itisrecommendedthatthisworkbecarriedoutfollowingcompletionofthecablepercussionboreholesandrotarycoredrillholes.Thegroundwaterregimewithinthecutareawillplayanimportantroleingoverningthefeasibilityofexcavatingdeeptrialpits.Theinstallationofstandpipesandpiezometerswillgreatlyassisttheunderstandingofthegroundwaterconditions,hencethepurposeofundertakingthisworklateoninthegroundinvestigationprogramme.Largerepresentativesamplescanbeobtained(usingtrenchbox)andin-situshearstrengthmeasuredonblocksamples.Thestabilityofthepitsidewallsandgroundwaterconditionscanalsobeestablishedandcomparedwithlevelsinnearbyboreholestandpipesorpiezometers.Overaprominentcutareaofsay500m,threedeeptrialpitscanproveinvaluableandthespoilmaterialalsousedtocarryoutsmall-scalecompactiontrials.Fromavalueengineeringperspective,thecostofexcavatingandreinstatingtheseexcavationscanbeeasilyrecovered.Aprovisionalsumcanbeallocatedinthegroundinvestigationandusedforthiswork.6.1HighQualityLargeDiameterRotaryCoreDrillingThissystementailstheuseoflargediameterrotarycoredrillingtechniquesusingairmistorpolymergelflush.Tripletubecoredrillingiscarriedoutthroughtheoverburdensoilswiththerecoveredmaterialheldinaplasticcoreliner.Corerecoveryinlowplasticityboulderclayhasbeenshowntobeextremelygood(typicallyinexcessof90%).Thehighcorerecoverypermitsdetailedengineeringgeologicalloggingandprovisionofsamplesforlaboratorytesting.Indrumlinareas,suchasthosearoundCavanandMonaghan,IGSLhasfoundtheuseoflargediameterpolymergelrotarycoredrillingtobeverysuccessfulinrecoveringverystiff/hardboulderclaysoilsfordeeproadcutareas(wherecablepercussionboreholesandtrialpitshavefailedtopenetrate).In-situtesting(vanes,SPT’setc)can114 西安工业大学学士学位论文alsobecarriedoutwithinthedrillholetoestablishstrengthandbearingcapacityofdiscretehorizons.Largediameterrotarydrillingcostsusingtheaforementionedsystemsaretypically50to60%greaterthanconventionalHQcoresize,butagainfromavalueengineeringaspectcanprovemuchmoreworthwhileduetothequalityofgeotechnicalinformationobtained.6.1Small-ScaleCompactionTrialsTheundertakingofsmall-scalecompactiontrialsduringthegroundinvestigationprogrammeisstronglyadvised,particularlywhere‘marginallysuitable’soilsarepresentinprominentcutareas.Inadditiontovalidatingthelaboratorytestdata,theyenablemorerealisticplanningoftheearthworksandcanprovideconsiderablecostsavings.Thecompactiontrialcanprovidethefollowing:§Achievablefielddensity,remouldedshearstrengthandCBR§Establishingoptimumlayerthicknessandnumberofrollerpasses§Responseofsoilduringcompaction(staticvdynamic)§Monitortrafficability°reeofrutting.Atypicalsizetestpadwouldbeapproximately20x10minplanareaandupto1.5minthickness.Theselectedareashouldbeclosetothecutareaorborrowpitandhaveadequateroomforstockpilingofmaterial.Earthworkplantwouldnormallyentailatrackedexcavator(CAT320orequivalent),25tdumptruck,D6dozerandeitheratowedorself-propelledroller.In-situdensitymeasurementonthecompactedfillbynucleargaugemethodisrecommendedasthisfacilitatesrapidmeasurementofmoisturecontents,dryandbulkdensities.Italsoenablesalargesuiteofdatatobegeneratedfromthecompactedfillandtoassesstherelationshipbetweendegreeofcompaction,layerthicknessandnumberofrollerpasses.Bothdisturbedandundisturbed(U100)samplesofthecompactedfillcanbetakenforlaboratorytestingandvalidationchecksmadewiththe114 西安工业大学学士学位论文fielddata(particularlymoisturecontents).IGSL’sexperienceisthatwithgoodplanningasmall-scalecompactiontrialtakestwoworkingdaystocomplete.7.SupervisionofGroundInvestigationProjectsCloseinteractionandmutualrespectbetweenthegroundinvestigationcontractorandtheconsultingengineerisconsideredvitaltothesuccessoflargeroadinvestigationprojects.Aseniorgeotechnicalengineerfromeachoftheaforementionedpartiesshouldliasecloselysothatthedirectionandscopeoftheinvestigationcanbechangedtoreflectthestratigraphyandgroundconditionsencountered.Thenatureoflargegroundinvestigationprojectsmeansthattheremustbegoodcommunicationandflexibilityinapproachtoobtainingdata.Bepreparedtocompromiseasmethodsandproceduresspecifiedmaynotbeappropriateandsiteconditionscanquicklychange.Fromasupervisionaspect(bothcontractorandconsultingengineer),theemphasisshouldbeonthequalityofsite-basedgeotechnicalengineers,engineeringgeologistsasopposedtoquantitywhereworkisduplicated.8.GeotechnicalCertificationTheDepartmentofTransport(UK)preparedadocument(HD22/92)in1992forhighwayschemes.Thissetsouttheproceduresanddocumentationtobeusedduringtheplanningandreportingofgroundinvestigationsandconstructionofearthworks.RoadprojectsinvolvingearthmovingactivitiesorcomplexgeotechnicalfeaturesmustbecertifiedbytheDesignOrganisation(DO)-consultingengineeroragentauthority.TheprofessionalresponsibilityforthegeotechnicalworkrestswiththeDO.Forsuchaproject,theDOmustnominateacharteredengineerwithappropriategeotechnicalengineeringexperience.He/sheisreferredtoastheGeotechnicalLiaisonEngineer(GLE)andisresponsibleforallgeotechnicalmattersincludingpreparationofproceduralstatements,reportsandcertificates.Section1.18ofHD22/92statesthat“oncompletionofthegroundinvestigationworks,theDOshallsubmitareportandcertificatecontainingallthefactualrecordsandtestresultsproducedbythespecialistcontractortogetherwithaninterpretative114 西安工业大学学士学位论文reportproducedeitherbythespecialistcontractororDO”.TheDOshallthenprepareanEarthworksDesignReport–thisreportistheDesigner’sdetailedreportonhisinterpretationofthesiteinvestigationdataanddesignofearthworks.TheextentandclosenessoftheliaisonbetweentheProjectManagerandtheGLEwillverymuchdependonthenatureoftheschemeandgeotechnicalcomplexitiesdiscoveredastheinvestigationanddesignproceed.Aftertheearthworksarecompleted,ageotechnicalfeedbackreportisrequiredandistobepreparedbytheDO.Thisaddressesthegeotechnicalissuesandproblemsencounteredduringtheconstructionearthworksandcorrectiveactionormeasurestaken.CertificatesarepreparedbytheDOtosignoffonthegeotechnicalmeasurescarriedout(e.g.unstableslopes,karstfeatures,disused/abandonedmineworkings,groundimprovementsystemsemployed,etc).9.Conclusions§Closeco-operationisneededbetweengroundinvestigationcontractorsandconsultingengineerstoensurethatthegeotechnicalinvestigationworkfortheroadsNDPcanbesatisfactorilycarriedout.§Manysoilsaretooeasilyrejectedatselection/designstage.Itishopedthattheproposedmethodsoutlinedinthispaperwillassistdesignengineersduringscopingandspecifyingofgroundinvestigationworksforroadprojects.§Withmoderninstrumentation,monitoringofearthworksduringconstructionisverystraightforward.Porewaterpressures,lateralandverticalmovementscanbeeasilymeasuredandprovideimportantfeedbackontheperformanceoftheengineeredsoils.§Phasingofthegroundinvestigationworks,particularlylaboratorytestingisconsideredvitalsothatthedatacanbeproperlyevaluated.§Disposalof‘marginal’soilswillbecomeincreasinglydifficultandmoreexpensiveasthewastelicensingregulationsaretightened.TheadventoflandfilltaxintheUKhasseenthoroughexaminationofallsoilsforuseinearthworks.114 西安工业大学学士学位论文ThisislikelytoprovideasimilarincentiveandchallengetogeotechnicalandcivilengineersinIrelandinthecomingyears.§AcertificationapproachcomparablewiththatoutlinedshouldbeconsideredbytheNRAforgroundinvestigationandearthworkactivities.土方工程的地基勘察与施工保罗·圭格利爱尔兰岩土工程服务有限公司摘要：当工程场地的处理面积有限且填方工程费用大量增加时，土方工程的地基勘察设计与施工已逐渐地变得重要。由于冰渍土以及含砾粘土的提出使土方工程地基勘察方法的纲要比传统的勘察方法更详细。本文提出“岩土认证”观点以及对地基勘察与土方工程相结合的优点加以概要说明。1、引言114 西安工业大学学士学位论文许多爱尔兰含砾粘土的勘察与再利用评价使岩土工程师与道路工程师感到为难。这些冰渍土或含砾粘土主要表现为低可塑性而且还含有从粘土到漂石的不同粒径颗粒。大部分本地粘土与淤泥质土中包含不同比例的砂、砾石、卵石、漂石。颗粒级配控制着土体的行为，而且淤泥使土体性质易受天气变化影响。土体含水量随着地区不同而不同，从都柏林硬灰黑含砾粘土的7%到中部、西南部或西北部浅灰色含砾粘土沉积物的20%-25%。含砾粘土吸附水的能力建立的较好但土方工程中计划的不恰当常导致其扩大。一般来说，良好级配的土体对于含水量的轻微变大相当敏感，将导致强度下降或不适合用作工程回填土。许多含砾粘土（尤其中等淤泥质土或良好级配的砂）在选择阶段已经被筛除，但事实上它们能对压缩或强度起到特定的作用。筛选过程应尽量使用本地土体或者回填区或路堤边性质相对较差的土体，通过仔细评价应加以应用。回填材料必须保持一定的含水量，既不能太湿导致土体不稳定也不能太干以致不能被充分压缩。高含水量、低强度含砾粘土适用于低路堤回填（相当于2到2.5米的高度）但不适用于没有使用土工织布隔离与回填层的土方回填工程。因此，土方工程承包商充分认识土体的处理特性相当重要，因为许多工程都受到挖掘设备通行能力的影响。2、传统地基勘察方法对于道路工程来讲，地基勘察最基本目标是对土体适用性进行类似表6.1的分类，该表源于国家档案登记处2000年3月版的道路施工规范。目前大部分道路施工中的地基勘察包含以下提供有关岩土参数的试验方法：◆取样孔◆静压法取样◆动力探测◆回转钻进◆原位测试（标准贯入试验，变水头渗透试验，岩土物理试验等）◆室内试验评价场地工作的重要性特别是评价土体深部取样区域的适用性时不能过分强调其适用性。静压法取样通常将取样器下沉至要求深度进行取样，并每间隔一米进行取样。在许多情况下，静压法取样由于卵石、漂石阻碍不能压入非常坚硬的含砾粘土。土样在钻孔内应尽量少扰动，但级配变坏是很正常的，级配变坏将导致土样分类不够精确。114 西安工业大学学士学位论文取样孔对于恢复适当尺寸的土样以及观察碎屑岩在卵石、漂石中所占比例来说应该是适当的。因此，详尽且精确的地区描述取样区域以及取样空来说都相当重要，而且还为它们提供了检查土体在钻孔范围以外性质的良机。取样孔也提供了孔壁稳定性的评价以及观察孔壁内水进入时所造成的影响。一位有经验的岩土工程师或工程地质专家应监督取样孔工作以及土样的恢复。因为土样性质为土样敏感性提供了信息，所以取样时土体性质应被密切关注，尤其是水从小颗粒区域迁移到良好级配区域。而且土体在开挖时的条件为其原位条件提供了一个相对精确的评价。3、土的分类土的描述与分类应该依照英国标准5930（1999）进行并依照英国标准1337（1990）进行测试。土的工程描述应基于按粒径大小分级并依照良好级配土的可塑性进行补充。对于许多冰渍土或含砾粘土（混合土）的难点在于其描述与工程性质测试的评价。关于以前的地基勘察纲要，爱尔兰含砾粘土的粘土与淤泥质土中常由易变比例的砂、砾石、卵石组成。良好级配且含水量为10%-15%的低可塑性土最难进行描述与分类。现在英国标准5930（1999）已认识到描述“混合土”所存在的难点——土的良好级配较之颗粒尺寸对于控制着土的工程性质更优越。一个关键参数在土分类以及理解过程中经常被低估，该参数就是渗透系数K。检查土的颗粒级配将间接说明土的渗透系数的大小。假如可能，为了准确评价土体的排水特性，三轴单元试验将采用无扰动原状土样或高质量土样进行试验。低可塑性的中等渗透性含砾粘土(K大约在10-5到10-7米.秒范围内)能经常通过不同排水条件进行“模拟”。其必须在取样区域安装排水边界以及水坑边界或借用钻孔以减少土样的含水量。因此，由于含水量的小量减少，工程性质复杂的冰渍土也能当作合适的工程填土加以应用。4、土工试验由于室内试验的许多规定使其被建议用作土的最后试验。土的工程参数列于表6.1，该表源于国家档案登记处2000年3月版的道路施工规范。其中包含以下内容：◆含水量◆颗粒级配114 西安工业大学学士学位论文◆塑限◆加州承载比◆密实度（最优含水量）◆重塑土不排水抗剪强度当进行室内试验时，大量的关键因素应该被考虑。◆密实度.加州承载比.MCV试验土样小于20mm。◆含水量测试试样应小于20mm以提供真实有效的对比。◆压缩时孔隙压力未加以考虑可能导致室内与实际存在相当大的差异。◆土样测试的准备方法必须被明确规定，而且试验应在指定试验室进行。进行含砾粘土的含水量测试时必须非常小心谨慎。理想地说，土的含水量应与其粒径有关，而且还有相应的级配分析曲线，虽然该曲线不是具有实际应用价值。在大部分情况下，含水量被应用于密实度被认为是提供了关于建立含砾粘土适用性特征的最好方法。由于含水量能在开挖后快速评价土体的适用性，故强烈建议在取样孔中对其进行测试。因此，含水量刻度能够在实验室内不同含水量增量情况下被采用。土样扰动常发生在搬运过程中，这将对含水量的结果产生重大的影响。地质科学研究所在进行低可塑性含砾粘土含水量测定时已经土样含水量由于时间的推移（2到7天）存在巨大的差异。许多上述低可塑性含砾粘土表现出与时间相关的含水量变化特性。其变化值主要由于土样取样时的排水条件，土样运移以及其体积的膨胀与土中水的迁移将导致土样破坏或者强度下降。以上资料对于设计者以及土方工程承包商来说都很重要，因为进行上述规定的测试时它提供了设计者以及土方工程承包商理解土体特性的机会。它能说明在某些情况下先进行排水的所存在的优点。对于混合土来说，对土方工程进行开挖时加快排水工程非常有必要。含砾粘土的加州承载比测试也需要非常小心谨慎，尤其是开展测试前所采用的准备工作。设计工程师必须意识到这一点，因为准备工作的误差将导致试验结果的明显不同。经验表明，采用2.5或4公斤的锤进行含砾粘土的静态击实将导致超高的孔隙压力，因此将导致加州承载比值变低。被击实含砾粘土的硬化相当重要，因为土的硬化将使孔隙水压力消散。5、土的工程分类114 西安工业大学学士学位论文依照英国标准道路施工规范，一般的粘性填土分类如表6.1如下所示：◆2A湿粘性填土◆2B干粘性填土◆2C含石粘性填土◆2D粉质粘性填土首先按可接受性进行提供土样特性，然后设计工程师在实验室分类以及工程性质测试基础进行决定土工程分类的上下限。爱尔兰含砾粘土基本上都属于2C含石粘性填土。道路施工规范612条列出了击实方法。两种现有的规程：◆原状土样击实◆重塑土样击实重塑土样击实被认为最实用，特别是在土方工程合同初期阶段良好的击实控制数据可被利用。检验击实质量时，最小干密度对于合同承包商来说是最有用的。一旦土样被认可或满足工程分类要求，然后原位密度才能进行测定，当土样中含石量较低时，通常采用核子测定仪或换砂试验进行测定。当布置或击实回填土时，原位干密度能够得到检验，不够密实的地方能够被快速识别并进行击实。该过程要求设计工程师评价击实试验区域的总体密度并估计现场真实的“理论密度”。6、土工地基勘察方法的补充传统的勘察方法与规程已在第二部分进行详细介绍。接下来讲述的是有助于道路工程的地基勘察工作方法的几个例子：◆地基勘察工作分阶段进行，特别是室内测试◆开挖&深取样孔取样◆使用喷气或聚合物胶质体技术的大直径高质量回转钻进◆对可能适合挖方的土样进行小范围击实试验6.1分段勘察对于许多大型工程来说，地基勘察工作应分阶段进行已经被提倡许多年了；特别室道路工程更应如此。因为道路工程的大量岩土工程方面数据可在短期内即可使用。大部分的大型地基勘察工程都很少花时间对最初成果进行“消化”和回顾，而且也很少对勘察方法的适用性进行重新评价。114 西安工业大学学士学位论文对于土的室内测试，经常准备大量的测试计划，而在最后试验过程中这些计划并未被加以采用。在许多情况下，计划通常都是由经验少的工程师来准备，而经验丰富的工程师进行设计并未包括所准备的计划。土的工程特性测试不但价格昂贵而且历时长（等同于加州承载比的5个点的测试&每个点的含水量测试超过两个星期）。当土的分类测试（含水量、颗粒级配分析以及阿太堡界限）完成后，才能对岩土数据以及工程特性测试计划进行进一步的分析。假如在取样期间完成了含水量的测试，那么接下来就能立刻获得土的适用性评价。6.2深取样孔通常都认为深取样孔的开挖既麻烦又困难，因此设计工程师们都认为该法不够恰当。采用台阶式技术以及水泵抽取地下水在含砾粘土中开挖12米深的深取样孔是可行的。最近几年，地质科学研究所已经在好几个大型道路地基勘察工程中开挖了12米深的深取样孔。来源于这些深取样孔的宝贵数据使工程师们对土的性质有了更进一步的了解。专家们都建议在静压法取样和回转钻进后进行深取样孔的开挖，所开挖区域的地下水状况将对深取样孔开挖的可行性起到决定作用。立管以及压力计的安装对地下水状况的了解将起到重大的帮助作用，因而这就是为何把这项工作放在地基勘察过程的后面的缘由。大量有代表性的土样能够被获得（使用地沟箱）以及对区域抽样进行原位剪切强度测试。通过对附近取样孔的立管或压力计测试结果的比较，取样孔壁的稳定性和地下水状况可以被确定。如果取样孔深度达到惊人的500米时，三个取样孔的费用已经无法估价，还有挖出的土石需要进行小范围的击实试验。从价值工程的观点来看，开挖以及开挖的复原的费用可以很容易计算出来，一个临时的金额被分配并用于开挖以及开挖的复原。6.3高质量的大直径回转钻进该系统要求使用喷气或聚合物胶质体技术的大直径回转钻进技术。用三层取心筒在超载积土层中钻进时，可循环材料被装在塑料芯衬垫中。低可塑性含砾粘土中的岩芯萃取率相当好（典型的超过90%）。岩芯萃取率越高，那么有关工程地质的记录越详细，越有利于室内试验的试样采集。114 西安工业大学学士学位论文在冰堆丘地区，例如在Cavan和Monaghan地区，地质科学研究所发现聚合物胶质体技术的大直径高质量回转钻进已经成功地在该地区非常坚硬的含砾粘土中进行深部取样（静压法取样和取样孔在该地区均失败）。原位测试（十字板，标准贯入等）能在钻孔内进行试验并获得不同地平线下强度与承载力的关系。使用上述系统，大直径回转钻进的费用比传统的高质量钻进要高出50%到60%，但又从价值工程的角度出发，由于该法所获得的岩土信息质量相当高，所以更值得采用。6.4小范围击实试验在地基勘察过程中特别是主要取样剪切区域为“边界适应”土时，小范围击实试验被强烈建议采用。加上实验室数据的确认，设计者能更使土方工程的设计更贴近现实，同时为甲方单位节省相当可观的费用。击实试验能提供以下资料：◆场地实际密度，重塑土剪切强度以及加州承载比◆最佳土层厚度以及碾压次数◆击实过程中土的灵敏度（静态与动态）◆检查车辆通行能力与车辙等级计划场地内测试垫板的典型尺寸大致为20×10米，厚度可达1.5米。选择的场地应该在取样剪切区域或取土坑附近而且有足够的空间用来堆放材料。正常情况下，土方机械需要履带式开挖机（CAT320或其他型号），25吨运输车，D6型推土机以及牵引式或机动式碾压机。由于核子测定仪能快速测定含水量，干密度以及容重，因此建议用该仪器测定击实回填土的原位密度测试。它能够获得一大套有关击实回填土的数据并能对击实度，土层厚度和碾压次数之间关系进行评价。扰动或未扰动击实回填土样能够进行室内测试并确认其场地测得数据（特别是含水量）。根据地质科学研究所的经验，如果计划的好，那么小范围击实试验只需两个工作日既能完成。7、地基勘察设计的监督地基勘察承包商与咨询工程师之间的密切联系与相互尊重对于大型道路勘察设计的成功相当重要。一位高级岩土工作者来自上述成员之一能做到以上两点，从而导致地基勘察的方向与范围被转变位考虑区域地层和地基条件。114 西安工业大学学士学位论文大型地基勘察设计的特征表明获得数据过程中双方良好的交流与适应非常重要。现场条件会随时发生变化，因而想达到勘察方法与工序两者之间的妥协是不可取的。从监督方面来看(包括地基勘察承包商与咨询工程师)，为了反对现场勘察工作重复，工作重点应放在现场岩土工程师或工程地质工作者的水平上。8、岩土认证英国交通部在1992年准备了一份有关高速公路设计方案的文件(HD22/92)。该文件指出了地基勘察的设计与报告以及土方工程施工过程中必须使用的工序与认证文件。道路工程设计方案包括运土方案或复杂岩土特性必须被设计组织—咨询工程师或代理权威认证。岩土工作的专业责任由设计组织负责。对于这一设计方案，设计组织必须任命一位特许工程师，而该工程师为具有丰富经验的岩土工程师。他(她)职务是岩土联络工程师，主要工作是负责包括工序陈述的准备、报告以及认证所有岩土事务。HD22/92的1.18节提到“地基勘察工作完工后，设计组织应该提交一份包括所有事实记录、专业承包商的测试结果、承包商或设计组织的解释报告的详细报告与认证”。设计组织应该准备一份土方工程设计报告，该报告为解释设计方有关场地勘察数据以及土方工程设计的详细报告。项目管理人与岩土联络工程师的联络程度和密切性将很大程度上取决于方案的特性以及勘察于设计过程中遇到的岩土复杂性。土方工程完工后，要求设计组织准备一份岩土反馈报告。该报告主要陈述土方工程施工中遇到的岩土问题以及正确的处理方法或措施。设计组织准备认证施工中采取的岩土方法(例如边坡失稳，岩溶特征，采空区，地基改良系统等)。9、结论◆为确保道路NDP岩土勘察工作能被满意执行，地基勘察承包商与咨询工程师之间密切合作是必需的。◆许多土在筛选及设计阶段被轻易筛除。希望本文中列举的建议方法能给道路地基勘察设计工程师进行范围与界限等设计时提供帮助。◆结合现代化仪器设备，土方工程施工过程中的监测变的非常简单。孔隙水压力，横向与竖向移动能被容易的测得并为土的工程特性提供重要的反馈信息。114 西安工业大学学士学位论文◆地基勘察工作应分段进行，特别是室内试验更为重要，其能对各参数进行恰当的评价。◆由于工程垃圾许可执照批准条件变得严格，“取样孔边界”土的处理将变得越来越困难而且费用也越来越高。英国地基回填税的出现使得土方工程中对各种土样进行彻底检验以加大其利用程度。对于爱尔兰的岩土工程师与土木工程师来说，它提供了类似的动机与挑战。◆同英国国家档案登记处的地基勘察与土方工程处理方法相比，认证方法应该在工程中加以考虑。[1]PhilipJodidio,ContemporaryEuropeanArchitecture,Taschen,Koln,pp.148-153[2]AnnBreen&DickRigby,Waterfronts,McGraw-Hill,Inc.NewYork,1994,pp.297-300[3]AnnBreen&DickRigby,TheNewWaterfront,ThamesandHudson,London,1996,pp.118-120[4]AnnBreen&DickRigby,TheNewWaterfront,ThamesandHudson,London,1996,pp.52-55[5]RobertHolden,InternationalLandscapeDesign,LaurenceKingPublishing,London,1996,pp.10-27[6]Anewconceptinrefrigerantcontrolforheatpumps,J.R.Harnish,IIRConferencePa-per,Cleveland,Ohio.May,1996[7]CarrierCorporation-Catalog523848,1997[8]WasteHeatManagementHandbook,Na-tionalBureauofStandardcHandbook121,Pub-lica-tionPB264959,February,1997[9]Tendesignprinciplesforairtoairheatpumps,AllenTrask,ASHRAEJournal,July,1997114'