西安市明德中学教学楼设计与招投标文件编制Word格式.docx
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建筑等级耐火等级为I级
抗震等级为II级
设计使用年限50年
15采光通风防火设计
1采光通风设计
在设计中选择合适的门窗位置从而形成穿堂风取得良好的效果以便于通风
2防火设计
本工程耐火等级为二级建筑的内部装修陈设均应做到难燃化以减少火灾的发生及降低蔓延速度公共安全出口设有三个可以方便人员疏散因该为教学楼的总高度未超过24m属多层建筑因而根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87规定楼梯间应采用开放式防止烟火侵袭在疏散门处应设有明显的标志各层均应设有手动自动报警器及高压灭火水枪
16建筑细部设计
1建筑热工设计应做到因地制宜保证室内基本的热环境要求发挥投资的经济效益
2建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷做好建筑围护结构的保温和隔热以利节能
3采暖地区的保温隔热标准应符合现行的《民用建筑节能设计标准》的规定
4室内应尽量利用天然采光
5为满足防火和安全疏散要求设有两部楼梯
6教室内的布置与装修以清新自然为主卫生间的地面铺有防滑地板砖墙面贴瓷砖
17参考资料
《总图制图标准》GB50103-2001
《房屋建筑制图统一标准》GBJ50001-2001
《建筑结构制图标准》GBJ50105-2001
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95
《民用建筑设计通则》JGJ37-87
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《砌体结构设计规范》GB50003-2001
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ3-91
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
第二章结构设计说明
21结构方案选取
211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
框架结构体系由梁柱构件通过节点连接而成其具有建筑平面布置灵活造型活泼等优点可以形成较大的使用空间易于满足多功能的使用要求在结构受力性能方面框架结构属于柔性结构自振周期长地震反应较小经合理设计可具有较好的延性性能其缺点是结构的抗侧刚度较小在地震作用下侧向位移较大
本设计为五层的多层结构根据办公楼的功能使用性进行结构布置经各方案比较筛选本工程选用框架结构的竖向承重体系
212水平向承重体系选取
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
本设计采用现浇肋梁楼盖结构现浇楼盖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
22楼梯方案的选择
整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同可分为板式楼梯梁式楼梯剪刀式楼梯和圆形楼梯螺旋楼梯等其中应用较为经济的广泛的是板式楼梯和梁式楼梯剪刀式楼梯圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系外观美观但结构受力复杂设计与施工较困难用钢量大造价高在实际中应用较少
板式楼梯由梯段板平台板和平台梁组成梯段板为带有踏步的斜板其下表面平整外观轻巧施工支模方便但斜板较厚结构材料用量较多不经济故当梯段水平方向跨度小于或等于35ｍ时才宜用板式楼梯
梁式楼梯由踏步板斜梁平台板和平台梁组成踏步板支承与两端的斜梁上斜梁可设在踏步下面也可设在踏步上面根据梯段宽度大小梁式楼梯的梯段可采用双梁式也可采用单梁式一般当梯段水平投影跨度大于35ｍ时用梁式楼梯
结构中的楼梯采用板式楼梯若采用梁式楼梯支模困难施工难度较大采用梁式楼梯所带来的经济优势主要是钢筋用量较省采用的楼梯板较薄混凝土用量也较少会被人工费抵消
23基础形式选取
本设计的基础形式选取边柱采用柱下独立基础中柱采用联合基础多层框架结构的基础一般有柱下独立基础条形基础十字形基础片筏基础必要时也可采用箱形基础或桩基等
基础类型的选择取决于现场的工程地质条件上部结构荷载的大小上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素还应进行必要的技术经济比较
24结构布置计算
根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求进行了建筑平面立面及剖面设计主体结构为4层层均为36m填充墙采用200厚的加气混凝土砌块楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构楼板厚度为120mm
一般情况下框架结构是一个空间受力体系为方便起见常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系忽略各构件的扭转作用将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算由于通常横向框架的间距相同作用于各横向框架上的荷载相同框架的抗侧刚度相同因此各榀横向框架都将产生相同的内力与变形结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可
第三章结构设计
21框架结构的设计
211工程概况
教学楼为四层钢筋混凝土框架结构体系建筑面积4085812m2建筑物平面为矩形层高为36m室内外高差045m因毕业设计未给定±
0000标高所对应绝对标高框架平面柱网布置如图21所示
图2-1框架平面柱网布置
212设计资料
气象条件
1气象条件
11最热月平均温度274摄氏度绝对最高气温417摄氏度
12最冷月平均温度-17摄氏度绝对最低气温-206摄氏度
13空气相对湿度最热月平均72最冷月平均70
14全年雨季89月份
15主导风向东北
16基本风压035KN㎡
17基本雪压02KN㎡
抗震设防烈度八度
3工程地质条件
材料
砼强度等级为C30纵筋HRB335篐筋HPB235
设计依据
1《建筑地基基础设计规范》GB500072001
2《建筑结构荷载规范》GB500092001
3《混凝土结构设计规范》GB5000102002
4《建筑抗震设计规范》GB5000112001
5《混凝土设计规范理解与应用》北京中国建筑工业出版社2002
6《混凝土结构设计规范算例》中国建筑工业出版社2003
7《房屋结构毕业设计指南》
22框架结构设计计算
221梁柱面梁跨度及柱高的确定
初估截面尺寸
板厚取360040900mm取100mm
横梁高7300com5503取600mm
纵梁高450076754803取600mm
梁宽b且1～15
为了便于施工统一取梁的宽度b250mm
框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值按下列公式计算
1柱组合的轴压力设计值
注考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数
按简支状态计算柱的负载面积
折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值可近似取14kNm2
为验算截面以上的楼层层数
2
注为框架柱轴压比限值本方案为三级框架则取09
为混凝土轴心抗压强度设计值本方案为C30混凝土则取143kN㎜213×
225×
14×
41638kN
1638×
10309×
14312727273mm2
对于内柱
12×
2808×
4188698kN
188698×
14314661849mm2
因此取柱b×
h600mm×
600mm即可满足设计要求
①柱一二三四层b×
h＝600mm×
600mm
②梁梁编号见图2-2
其中L1b×
h＝250mm×
600mm
图2-2框架梁编号
梁的计算跨度
如图2-3所示框架梁的计算跨度以上柱柱形心线为准由于建筑轴线与墙重合故建筑轴线与结构计算跨度不同
图2-3梁的计算跨度
柱高度
底层高度h＝36m10m＝46m其中36m为底层层高10为基础顶高度
其它柱高等于层高即36m由此得框架计算简图图2-4
图2-4横向框架计算简图及柱编号
222载荷计算
屋面均布恒载
按屋面得做法逐项计算均布载荷计算时注意
20厚125水泥砂浆保护层每1m见半缝分格002×
2004kN㎡
12厚合成高分子防水卷材二道00012×
02000024kN㎡
25厚13水泥砂浆找平层0025×
2005kN㎡
200mm厚水泥石保温层02×
6513kN㎡
16水泥焦渣找坡最薄处30厚003×
15045kN㎡
120mm钢筋砼屋面板结构层0120×
253kN㎡
共计565kN㎡
屋面恒载标准值为
585024×
17024×
56557216KN
楼面均布恒载
按楼面做法逐项计算
铺地砖楼面055KN㎡
120mm厚钢筋混凝土整浇层012×
253KN㎡
粉底或吊顶05KN㎡
共计405KN㎡
楼面恒载标准值为
40541013KN
屋面均布活载
计算重力载荷代表值时仅考虑屋面雪载荷035KN㎡
由于屋面雪荷载035KN㎡05KN㎡则屋面均布活荷载取05KN㎡
则屋面荷载标准值为
05×
170245063kN
楼面均布活荷载
楼面均布活荷载对教室的一般房间为15kNm2会议室走廊楼梯门厅等处为20KNm2为方便计算此处偏安全地统一取均布载荷为20KNm2
楼面均布活荷载标准值为
20×
1702420253N
梁柱自重包括梁侧梁底柱的抹灰重量如表1－2所示
梁侧梁底抹灰柱周抹灰近似按加大梁宽及柱宽考虑
例梁的净长为634m
则每根的重量为029m×
06m×
634m×
25KNm325579KN
其它梁柱自重见表2-2
梁柱自重表2-2
编号截面㎡长度m根数每根重量kN025×
066344×
416256025×
062162×
4894025×
0663424×
496256025×
0621612×
44894025×
0642626×
4104185025×
410418506×
064614×
456563506×
063614×
4×
3168441
墙体自重
墙体均为240厚填充墙两面抹灰近似按加厚墙体考虑抹灰重量
单位面积墙体重量为029×
16464kN㎡
墙体自重计算见表2－3
墙体自重表2－3
墙体每片面积㎡片数重量kN底层纵墙39×
30482606底层横墙634×
30211853标准层纵墙39×
30502714标准层横墙634×
30181589
载荷分层总汇
顶层重力载荷代表值包括层面载荷50％屋面雪荷载纵横梁自重半层柱自重半层墙的自重
其它层重力载荷代表值包括楼面恒载50％楼面均布活载荷纵横梁自重楼面上下各半层的柱及纵墙的自重
将前述分项载荷相加得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下
第四层G41024535KN
第三层G21184475KN
第二层G31184475KN
第一层G11200075KN
建筑物总重力荷载代表值为
G1G2G3G4459356KN
质点重力载荷值见图2-5
图2-5质点重力荷载值
223竖向荷载作用下框架结构的内力计算
仍取中柱架计算
1荷载计算
第四层梁的均布线荷载
LM跨
屋面均布恒载传给梁565×
45254kNm
横梁自重包括抹灰029×
06×
25435kNm
恒载2975kNm
MP跨
恒载2975kNm
第四层活载05×
63kNm
第一二三层梁均布线荷载
楼面均布恒载传给梁405×
6243kNm
25435kNm
内横墙自重包括抹灰029×
16×
36-061392kNm
恒载4257kNm
横梁自重包括粉刷029×
恒载2865kNm
第一二三层活载20×
612kNm
第一二三层集中荷载
纵梁自重包括抹灰029×
25×
6261kN
纵墙自重包括抹灰029×
6×
36-068352kN
柱自重包括抹灰064×
064×
36×
2538864kN
总计P122384kN
第一层柱自重064×
2536864kN
中框架恒载及活荷载见图2-9
见图2-9框架竖向荷载示意a恒载示意b活载示意
2用弯矩分配法计算框架弯矩
竖向荷载作用下框架的内力分析除活荷载较大的工业厂房外对一般的工业与民用建筑可不考虑活荷载的不利布置这样求得的框架内力梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低但当荷载占总荷载比例较小时其影响很小若活荷载占总荷载比例较大可在截面陪筋时将跨中弯矩乘11～12的放大系数予以调整
1固端弯矩计算
将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩计算结果见表2-12
固端弯矩计算表2-12
LM跨MP跨简图固端弯矩简图固端弯矩
3传递系数
远端固定传递系为12远端滑动铰支传递系数为-1
4弯矩分配
恒荷载作用下框架的弯矩分配计算见图1框架的弯矩图见图3
活荷载作用下框架的弯矩分配计算见图2框架的弯矩图见图4
图1恒载作用下的框架弯矩计算KNM
图2活载作用下的框架弯矩计算KNM
图3恒载作用下的框架弯矩图KNM
图4活载作用下的框架弯矩图KNM
3梁端剪力及柱轴力计算
1梁端剪力其中梁上均布荷载引起的剪力
梁端弯矩引起的剪力
2柱轴力其中梁端剪力节点集中力及柱自重
以LM跨三四层梁在恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算为例
由框架竖向荷载示意图查得梁上均布荷载为
三层q5307kNM
集中荷载13966kN
柱自重3672kN
四层q4155kNM
由恒载作用下框架弯矩图查得
三层梁端弯矩M左158121265KNM
M右163813104KNM
四层梁端弯矩M左10648512KNM
M右1272110177KNM括号内为调整后的数字
四层两端剪力VqLVqM05ql05×
4155×
62412964kN
调幅前VmL-VmM1064-12721624-333kN
VLVqLVmL12964-33312631kN
VMVqMVmM1296433313297kN
调幅后VmL-VmM8512-10177624-267kN
VLVqLVmL12964-26712697kN
VMVqMVmM1296426713231kN
同理可得三层梁端剪力
调幅前VL05×
5307×
62415812-163862416467kN
VM05×
624-15812-163862416649kN
调幅后VL05×
6241265-1310462416485kN
624-1265-1310462416631kN
四层柱顶及柱底轴力N顶12697012697kN
N底12697367216369kN
N底4314836724682kN
其它梁端剪力及柱轴力见下表
层次4321荷载引起的剪力LM跨VqLVqM12964165581655816558MP跨VqMVqP4986423442344234弯矩引起的剪力LM跨VmLVmM-333
-267-091
-073-124
-10-184
-147MP跨VmMVmP0000
总
剪
力LM跨VL12631
1269716467
1648516434
1645816374
16411VM13297
1323116649
1663116682
1665816742
16705MP跨VMVP4986423442344234柱
轴
力L柱N顶126974314873572103949N底16369468277244107621M柱N顶182835313288014122956N底219555680491686126628注括号内为调整后的剪力值
同理活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算见下表
层次4321荷载引起的剪力LM跨VqLVqM3744374437443744MP跨VqMVqP144144144144弯矩引起的剪力LM跨VmLVmM-102
-082-020
-016-033
-027-049
-039MP跨VmMVmP0000
力LM跨VL3642
36623724
37283711
37173695
3705VM3846
38263764
3763777
37713793
3783MP跨VMVP144144144144柱
力L柱N顶N底36627391110714812M柱N顶N底52861049157072094注括号内为调整后的剪力值
225内力组合
1框架梁内力组合
在恒荷载和活荷载作用下跨间可近似取跨中的代替
式中梁左右端弯矩
跨中若小于应取
梁内力组合表
层
次位
置内
力荷载类别竖向何
载组合恒载①活载②12①14②4Ｍ-8512-2422-13605Ｖ12697366220363Ｍ-10177-2931-16316Ｖ13297384621341Ｍ-4303-1294-6975Ｖ4986144800跨中ＭLM10879316517486ＭMP-13111496-43432-2175243Ｍ-1265-2894-19233Ｖ16485372825001Ｍ-13104-2993-19915Ｖ16649376425248Ｍ-3273-828-5087Ｖ42341447097跨中ＭLM12953289819637ＭMP-733127036432-82921292Ｍ-12519-2817-18967Ｖ16458371724953Ｍ-13137-2983-19941Ｖ16682377725306Ｍ-3327-819-5240Ｖ42341447097跨中ＭLM13002294119720ＭMP-787127045432-88121291Ｍ-12138-2734-18393Ｖ16411370524880Ｍ-13058-2977-19837Ｖ16742379325401Ｍ-3838-994-5997Ｖ42341447097跨中ＭLM13232298620059ＭMP-1298127-13432-1742129注表中弯矩的单位为kN·
m剪力的单位为kN
2柱LM内力组合
L柱内力组合表
载组合恒载①活载②12①14②4柱顶M1064302817007N12697366220363柱底M-8672-2143-13407N163693662247703柱顶M7142147510635N4314873962124柱底M-7314-1616-11039N4682739665302柱顶M8335190512669N7357211107103836柱底M-899-2026-13624N77244111071082431柱顶M618313959373N10394914812145476柱底M-3092-698-4688N10762114812149882注表中弯矩单位为kN·
m轴力单位为kN
M柱内力组合表
载组合
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