深基础施工毕业设计指导书文档格式.docx

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1.4.1围护墙体和柱子间关系

围护墙体和柱子之间的关系通常有三种处理方案：

墙体和柱外皮齐平（图1），墙体和柱内皮齐平（图2），墙体和柱外皮相连（图3）。

图1图2图3

分析比较各方案的优缺点，并结合本工程的特点，选择其中某一种方案进行设计。

1.4.2纵向梁和柱子间关系

纵向梁和柱子之间的关系也有三种处理方案：

梁轴线和柱轴线重合（梁居中），梁外皮和柱外皮齐平（梁偏轴），梁内皮和柱内皮齐平（梁偏轴），且纵向梁的截面又有矩形、T形等多种形式。

分析比较各方案的优缺点，并结合本工程特点，选择其中某一种方案进行设计。

1.4.3外墙和内隔墙材料的选择及厚度的确定从建筑功能的角度考虑，不涉及强度因素。

1.4.4各房间楼地面、墙面和顶棚的做法进行简单描述。

1.4.5屋面防水及保温做法进行简单描述。

1.4.6室外台阶、坡道及散水等做法进行简单描述。

1.5门窗表

1.6建筑方案评价针对本工程的建筑设计，评价其优缺点。

第2章结构设计计算

2.1结构方案选择

2.1.1结构选型

1.结构体系

建筑结构的类型很多，按结构所用材料可分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构及木结构等。

各类结构都有其一定的适用范围，应根据其材料性能、结构型式、受力特点和建筑使用要求及施工条件等因素合理选择。

一般来说，砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及小型单层工业厂房等，但其抗震性能较差；

钢结构多用于建造超高层建筑以及有重型吊车、或大跨度的工业厂房；

其它情况均可采用钢筋混凝土结构。

钢筋混凝土结构的结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构和筒体结构等。

框架结构由梁、柱构件刚性连接而成，它既承受竖向荷载，又可承受水平荷载。

框架结构体系的优点是：

建筑平面布置灵活，能获得较大空间；

建筑立面容易处理；

结构自重较轻，抗震性能较好；

计算理论比较成熟；

在一定的高度范围内造价较低。

所以框架结构广泛用于内部空间宽阔的办公楼和教学楼等民用建筑，其它结构体系则多用于高层建筑。

结合本工程建筑使用功能的要求，说明结构体系的选择。

2.柱网布置方案

民用建筑框架结构的柱网，通常可布置成内廊式、外廊式、等跨式和对称不等跨式几种。

应结合本工程建筑使用功能的要求确定柱网的布置方案。

内廊式外廊式等跨式对称不等跨式

3.承重方案

根据楼盖的平面布置及竖向荷载的传递途径，框架结构的承重方案可分为以下三种：

（1）横向承重。

（2）纵向承重。

（3）纵横向承重。

分析比较各承重方案的特点，结合本工程建筑使用功能的要求，选择适宜的承重方案。

4.施工方法

框架结构按施工方法可分为以下三种：

（1）现浇整体式。

（2）预制装配式。

（3）装配整体式。

分析比较各方法的特点，结合本工程的具体要求，选择适宜的施工方法。

5.其它结构构件选型

包括以下结构构件形式的确定：

（1）屋、楼盖结构。

（2）楼梯结构。

（3）阳台和雨蓬结构。

（4）门窗过梁。

（5）柱下基础和墙下基础等。

2.1.2结构布置

1.结构布置的一般规定

（1）现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度，见《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中表6.1.1的规定。

（2）防震缝的设置，见《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中条文6.1.4的规定。

（3）现浇钢筋混凝土框架结构房屋的抗震等级，见《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中表6.1.2的规定。

2.平面布置

（1）柱网尺寸：

根据所选择的柱网布置方案，确定横向和纵向框架梁的跨度。

框架梁的跨度应为柱子中心线之间的距离。

（2）变形缝的设置：

根据混凝土规范及其它要求进行设置。

（3）次梁的布置。

3.竖向布置

框架的层高即为框架柱的长度。

首层层高应取基础顶面到首层梁顶的距离，其余各层层高应取梁顶至梁顶的距离。

4.计算简图

根据上述的平面布置和竖向布置，绘制相应的计算简图。

2.1.3主要构件截面尺寸的确定

各构件的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求，并考虑方便施工。

1.承重框架梁：

梁高度取h=（1/10～1/8）L，梁宽度取b=（l/3～1/2）h，且不宜小于1/2柱宽。

2.非承重框架梁（即连系梁）：

梁高度取h=（1/12～1/10）L，梁宽度取b=（l/3～1/2）h，且不宜小于1/2柱宽。

3.楼面次梁：

梁高度取h=（1/18～1/12）L，梁宽度取b=（l/3～1/2）h。

4.楼板：

楼板的厚度依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中9.1.2条确定，对单向板h≥1/30L（板的跨度）且满足最小板厚60mm；

对双向板h≥1/40L且满足最小板厚80mm。

5.框架柱：

为了抵抗两个方向的水平地震作用，框架柱的截面宜采用正方形或接近正方形的矩形。

框架柱的截面高度h一般可按柱高度H取值，h=（1/12～1/8）H，且高度h不宜小于400mm，柱净高和截面长边尺寸之比宜大于4；

宽度取b=（1/1.5～1）h，且宽度b亦不宜小于400mm。

2.2材料的选择

2.2.1混凝土：

柱、梁、板及其它构件混凝土强度等级的确定。

2.2.2钢筋：

柱和梁纵筋、柱和梁箍筋以及板钢筋强度等级的确定，柱、梁、板保护层厚度的要求。

2.2.3围护结构墙体：

（1）±

0.000以下墙体的块材强度等级和砂浆强度等级，

（2）±

0.000以上墙体的块材强度等级和砂浆强度等级，（3）女儿墙墙体的块材强度等级和砂浆强度等级。

2.3重力荷载计算

2.3.1顶层恒荷载

1.屋盖重：

屋盖的恒荷载包括结构构件自重和构造层重量等重力荷载，其标准值可按结构构件的设计尺寸、构造层的材料和设计厚度以及材料容重标准值计算。

通常是先算出屋面的单位面积重力荷载（kN／m2），再计算出总重力荷载值。

2.屋面梁重：

包括所有框架梁、连系梁、次梁和小梁的重量。

对现浇板肋梁楼盖，因板自重已计入屋盖荷载之中，故梁截面高度应减去板厚，且梁两侧的粉刷层重量也应计入梁自重内。

3.女儿墙重：

包括女儿墙墙体、混凝土压顶及装饰层的重量。

4.柱重：

柱的高度应减去板厚。

5.墙体重：

包括内外墙砌体、内外墙装饰和门、窗的重量。

以上荷载均可从《荷载规范》中查取单位体积或面积的标准值计算，最后合计为顶层的总荷载值。

2.3.2楼层恒荷载

1.楼盖重

2.楼面梁重

3.柱重

4.楼梯重

5.墙体重

楼层各部分重量的组成及计算方法和顶层相同，但应注意：

计算首层的柱和墙体重时，构件的高度应从基础顶面算起。

各层各部分的重量最后均需合计为该层的总荷载值。

2.4横向水平地震作用计算及弹性变形验算

2.4.1计算简图及重力荷载代表值计算

1.计算简图

对于多层框架结构，应按集中质量法将各层之间的结构重力荷载、屋面和楼面的可变荷载集中于屋面和楼面标高处，将其简化为多质点弹性体系。

一般情况下，对于具有n层的框架，可简化成n个多质点弹性体系；

对于局部突出屋面的房间，因其面积和荷载均很小，不单独作为一个质点。

简化方法及计算简图可参见教材郭继武编著《建筑抗震设计》（以下简称《抗震设计》）中图3-8所示。

2.重力荷载代表值Gi计算

集中于上述各质点的重力荷载代表值Gi，应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合系数，应按《抗震设计》中表3-5采用。

对于局部突出屋面的房间，应将其重力荷载折算到主体结构顶层的荷载中。

2.4.2框架刚度计算

1.梁、柱线刚度计算

计算中注意：

在计算梁的线刚度时，可以考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为梁的翼缘参加工作。

计算时，梁均先按矩形截面计算其惯性矩I0，再乘以增大系数求得I，增大系数可查《抗震设计》中表4-8。

2.柱的侧移刚度

柱侧移刚度计算公式为：

，式中h为各层框架柱的高度，Kc为框架柱的线刚度，α的概念及计算公式详见《抗震设计》中表4-7。

计算出每层各柱的侧移刚度后，尚需根据每层各柱的根数，计算出每层柱的总侧移刚度。

2.4.3框架自震周期计算

1.侧移计算

为计算框架的自震周期，可假设各质点处的重力荷载代表值Gi水平作用于相应质点上，计算其产生的侧移。

该侧移的计算过程可采用《抗震设计》中表4-13的格式进行。

2.周期计算

采用能量法的计算公式为：

采用顶点位移法的计算公式为：

式中

为结构基本周期考虑非承重填充墙体影响的折减系数，民用框架结构取0.6～0.7。

最后取周期T1为以上两式计算结果中的较小值。

2.4.4多遇水平地震作用标准值和位移计算

对于高度不超过40m，以剪切变形为主（房屋高宽比小于4时），且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架，其水平地震作用可采用底部剪力法计算。

地震影响系数计算公式为：

结构总水平地震作用计算公式为：

式中

为等效重力荷载系数，取

=0.85

各质点的水平地震作用计算公式为：

若T1＞1.4Tg时，则上式改为：

，

质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程可参见《抗震设计》中表4-14的格式进行。

值得注意的是，由于地震影响系数在长周期区段下降较快，结构按上述公式算得的水平地震作用可能太小，出于对结构安全的考虑，规范规定按底部剪力法所算得的结构层间剪力应符合下式要求：

所以在按表4-14计算时，应增加该项计算，式中剪力系数

之值可按《抗震设计》中表3-7查取。

2.4.5框架层间弹性位移验算

框架结构房屋的层间弹性位移应满足下式要求：

式中：

Δue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为计算楼层层高；

[θe]为弹性层间位移角限值，按《抗震设计》中表3-15采用。

2.5横向水平地震作用下框架内力计算—采用D值法

2.5.1框架柱剪力和柱端弯矩标准值计算

有关计算公式为：

柱剪力：

柱端弯矩：

具体计算过程可参见《抗震设计》中表4-15的格式进行。

2.5.2框架梁端弯矩和剪力、柱轴力标准值计算

1.梁端弯矩Mb计算：

框架梁端弯矩可根据柱端弯矩由节点平衡求得。

2.梁端剪力V、柱轴力N计算：

梁端剪力可根据梁端弯矩由梁杆件的平衡求得，柱轴力可根据梁端剪力由节点平衡求得。

具体计算过程可参见《抗震设计》中表4-16的格式进行。

5.2.3框架内力图

根据上述计算结果，分别绘制相应的框架内力图。

1.框架柱剪力图

2.框架梁、柱弯矩图

3.框架梁剪力、柱轴力图

2.6竖向荷载作用下框架内力计算—采用弯矩二次分配法

2.6.1无地震作用时

1.框架梁上荷载

2.框架柱上集中荷载

以上两项荷载计算时应注意：

①应根据所设计的某榀框架的具体受力情况分层、分跨进行计算；

②在分别计算出恒荷载和活荷载值以后，按恒荷载分项系数为1.2、活荷载分项系数为1.4计算荷载的设计值；

③顶层的活荷载应采用屋面均布活荷载值。

3.重力荷载设计值作用下框架弯矩计算

（1）荷载计算简图：

将上述计算的荷载值绘制在框架计算简图上。

（2）梁、柱转动刚度S及相对转动刚度S／：

应根据计算简图和各杆件的线刚度按结构力学中的规定进行计算，可参见《抗震设计》中表4-18的格式进行。

（3）各节点杆件弯矩分配系数：

μ=S／/∑S／，可参见《抗震设计》中表4-19的格式进行计算。

（4）梁固端弯矩计算：

按照结构力学中的有关计算公式，分层、分跨计算各梁端的固端弯矩。

（5）弯矩分配和传递、杆端弯矩计算

计算方法及步骤可参见《抗震设计》中图4-20所示，计算中应注意：

①梁固端弯矩：

对杆端顺时针转动为（＋）。

②第一次弯矩分配：

将各节点不平衡弯矩（梁固端弯矩之和）改变（＋）、（－）符号后进行分配。

③弯矩传递：

将所分配的弯矩向各杆件的远端传递，传递系数均为1/2，且不改变弯矩符号。

④第二次弯矩分配：

再次将各节点不平衡弯矩（各杆件传递弯矩之和）改变（＋）、（－）符号后进行分配。

⑤上述4项弯矩之和，即为框架梁、柱的杆端弯矩。

（6）梁端弯矩的调幅

框架结构梁端的负弯矩较大，配筋较多，因而不便施工。

由于超静定钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，所以在重力荷载作用下可乘以调幅系数β，适当降低梁端弯矩。

对现浇钢筋混凝土框架，可取β=0.8～0.9。

梁端弯矩调幅后，不仅可以减少梁端配筋数量，达到施工方便的目的，而且还可以提高柱的安全储备，以满足“强柱弱梁”的设计原则。

（7）梁的跨中弯矩计算：

根据梁上的荷载和调幅后的梁端弯矩计算各层、各跨梁的跨中弯矩。

4.梁端剪力计算：

梁端剪力可根据梁端弯矩和梁上的荷载由梁杆件的平衡求得，可参见《抗震设计》中表4-20的格式进行计算。

5.柱轴力计算：

柱轴力可根据梁端剪力和框架柱上集中荷载由节点平衡求得，可参见《抗震设计》中表4-21的格式进行计算。

6.框架内力图

（1）框架梁、柱弯矩图：

调幅后的梁端弯矩和相应的跨中弯矩值可用括号表示。

（2）框架梁剪力、柱轴力图

2.6.2有地震作用时

①各层梁上、柱上的恒荷载和活荷载标准值和2.6.1中无地震作用时基本相同；

②在分别计算出恒荷载和活荷载值以后，按恒荷载取标准值、活荷载乘以组合值系数后计算重力荷载的代表值；

③顶层的活荷载应采用雪荷载值。

3.重力荷载代表值作用下框架弯矩计算

（2）梁固端弯矩计算：

计算方法和2.6.1中无地震作用时相同。

（3）弯矩分配和传递、杆端弯矩计算：

（4）梁端弯矩的调幅：

取调幅系数β=0.8。

（5）梁的跨中弯矩计算：

6.框架内力图

2.7横向框架内力组合

2.7.1梁端截面弯矩计算

在框架梁、柱端部截面配筋计算中，应采用构件端部截面的内力，而不是轴线处的内力，见《抗震设计》中图4-28所示。

由于梁端截面弯矩、剪力较柱轴线处的小，柱端截面内力较梁轴线处的小，因此需求出构件端部截面内力。

1.地震作用下梁端弯矩MEK

2.重力荷载设计值作用下梁端弯矩Mq

3.重力荷载代表值作用下梁端弯矩MGE

2.7.2梁弯矩组合

梁端负弯矩，取下式两者较大值：

－M＝－γRE（1.3MEK＋1.2MGE）－M＝－γ0（1.2MGK＋1.4MQK）＝－Mq

梁端正弯矩按下式确定：

M＝γRE（1.3MEK－1.0MGE）

跨中正弯矩取下式两者较大值：

M中＝γRE（1.3MEK＋1.2MGE）M中＝γ0（1.2MGK＋1.4MQK）＝Mq

式中γRE—承载力抗震调整系数，按《抗震设计》中表3-14取用；

γ0—结构重要性系数，取1.0。

1.各梁端截面弯矩组合：

具体计算过程可参见《抗震设计》中表4-24a和4-24b的格式进行。

2.各梁跨中截面弯矩组合：

其值可由分析法求得，计算方法可参见《抗震设计》中图4-25例题。

2.7.3梁端剪力组合

为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯”的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值，故剪力组合的计算公式如下：

ηvb—梁的剪力增大系数，应根据框架抗震等级取值，二级为1.2，三级为1.1；

VGb—梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。

2.7.4柱弯矩和轴力组合

对于单向偏心受压的框架柱，进行内力组合时有三种情况：

地震作用下大偏心受压、地震作用下小偏心受压和无地震作用下的偏心受压。

第1组内力组合（大偏心受压）：

第2组内力组合（小偏心受压）：

第3组内力组合（无地震作用）：

式中

—承载力抗震调整系数，按《抗震设计》中表3-14取用；

—柱端弯矩增大系数，应根据框架抗震等级取值，二级为1.5，三级为1.3。

此外，框架底层柱底截面组合的弯矩设计值，二、三级框架应分别乘以增大系数1.5和1.3。

柱弯矩和轴力组合的具体计算过程可参见《抗震设计》中表4-27的格式进行。

2.7.5柱剪力组合

为了防止柱在压弯破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯”的原则，对柱的端部截面组合的剪力设计值予以调整，故剪力组合的计算公式如下：

：

有地震作用时：

，其中

按柱取值；

—承载力抗震调整系数，按受剪构件取值；

—柱剪力增大系数，应根据框架抗震等级取值，二级为1.3，三级为1.2。

无地震作用时：

式中M＝

。

2.8框架梁、柱和节点的抗震设计

2.8.1一般设计原则

1.强柱弱梁：

要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁中出现，尽量避免或减少在柱中出现。

2.强剪弱弯：

对于梁、柱构件而言，要保证构件出现塑性铰，而不过早地发生剪切破坏，这就要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力。

3.强节点、强锚固：

为了保证延性结构的要求，在梁的塑性铰充分发挥作用前，框架节点、钢筋的锚固不应过早地破坏。

2.8.2横向框架梁设计

1.梁的正截面受弯承载力计算

（1）设计要求

①梁端截面的底面和顶面配筋量的比值，二、三级不应小于0.3。

②沿梁全长顶面和底面的配筋，二级不应小于2Φ14，三级不应小于2Φ12。

③计入受压钢筋的梁端，混凝土受压相对高度ξ≤0.35；

梁跨中混凝土相对受压高度ξ≤ξb。

④梁纵向受拉钢筋配筋率的限值

梁端：

2.5%＝ρmax≥ρ≥ρmin

跨中：

ρ≥ρmin

ρmin应按《抗震设计》中表4-63取值。

（2）承载力计算及配筋

在分别进行各层、各跨梁的承载力计算时应注意：

①梁端截面负弯矩配筋应按矩形截面计算；

跨中截面正弯矩配筋按T形截面计算，所以需首先确定T形截面翼缘的计算宽度，确定方法可参照钢筋混凝土结构教材中的有关规定。

②选配钢筋的直径和根数应适宜，除满足上述各项设计要求外，还应考虑方便施工，同一层梁钢筋直径的类型不宜超过三种，各层框架梁钢筋直径的总类型不宜超过四种。

2.梁的斜截面受剪承载力计算

①剪跨比的限制（即梁的最小截面的限制）：

γREV≤0.2fCbh0＝（0.25fCbh0）×

0.8

式中0.8为反复荷载作用下梁受剪承载力降低系数。

②按“强剪弱弯”的原则调整梁端截面剪力：

内力组合时已进行调整。

③梁端箍筋加密区的箍筋肢距，不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值。

（2）承载力计算及配箍筋

计算公式：

若采用有地震作用时的剪力，则

若采用无地震作用时的剪力，则

3.次梁两侧吊筋或附加箍筋计算：

可参照钢筋混凝土结构教材中的有关公式进行计算。

2.8.3框架柱设计

1.柱的正截面承载力计算

①轴压比限制：

轴压比是影响柱延性的重要因素之一，在框架抗震设计中，必须限制轴压比。

二级框架柱N/bhfc≤0.75三级框架柱N/bhfc≤0.85

②按“强柱弱梁”原则调整柱端弯矩设计值：

③柱宜对称配筋，截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm。

④柱纵向钢筋配筋率限制

总配筋率：

5%＝ρmax≥ρ≥ρmin

每侧配筋率：

ρ≥0.2%

ρmin应按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中表6.3.7-1取值。

（2）柱轴压比验算：

应取柱各截面内力组合中，有地震时未乘γRE的组合Nmax和无地震时Nq中的较大值进行验算。

（3）对称配筋柱最不利内力的选取

柱对称配筋时，其受压承载力计算公式为：

N=α1fcbx，令x=ξbh0，可求得柱大、小偏心受压的界限轴力N*=α1fcbξbh0

若某截面组合内力N≤N*，即x≤ξbh0，则为大偏压，应选取大M，小N为最不利组合；

若某截面组合内力N＞N*，即x＞ξbh0，则为小偏压，应选取大M，大N为最不利组合。

比较各层柱的上、下截面中非地震和地震组合，共6种情况下的内力，选取出1~3组最不利组合。

（4）柱承载力计算

柱承载力计算可参照钢筋混凝土结构教材中的有关公式进行，其中框架柱计算长度l0的确定为：

首层柱：

l0=1.0H，其余各层