某中学教学楼建筑项目设计方案Word下载.docx
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1.5结构设计说明：
1、结构选型：
①城市杂填土，呈松散状，力学强度低，均匀性差。
②粘土层力学强度较低，厚度厚，且其下存在厚度较大。
③强、中风化灰岩，其力学强度高,随深度增加逐渐增强。
如果采用桩基础，中风化灰岩为持力层，结合本工程实际情况：
柱距较大、五层框架、荷载较小、粘土层下无软弱层。
由于基础工程的造价在整个建筑总造价中占很大比例，故需考虑造价上的经济合理性。
2、结构布置：
（1）、结构布置如下图：
结构布置平面图
3、结构计算：
进行了梁、板、柱的几何尺寸确定与验算，查相应规范确定恒载标准值、活载标准值，根据这些标准值计算了重力荷梁、柱、墙、门窗等的重力荷载及其代表值。
对线刚度和柱侧移刚度进行了计算。
还验算了水平地震力作用下的内力计算。
最后对水平作用下的内力及位移进行了计算。
1.6设计成果
1.6.1总的设计成果
我在该教学楼的设计中，承担建施和结施两部分工作。
在整个设计过程中不仅完成了最初的方案设计，还对框架结构进行了计算（包括梁柱、基础、楼梯等），并绘制了施工图，其中建施图10张、结施图10张。
1.6.2成果评价
通过整个教学楼的设计工作，我基本掌握了教学楼设计的结构选型（包括基础选型）、结构布置、结构计算及主要施工图绘制的全过程。
在计算过程中步骤明确、书写清楚、计算书完整并清晰、图纸内容表达正确。
在这次设计中我综合的运用了以前学过的知识，培养了自己独立分析问题和解决问题的能力。
进一步的温习了制图的法则——平法标注及相应的公共建筑设计规范，在这次教学楼设计中我受益匪浅。
参考文献
（1）彭伟.高层建筑结构设计原理.西南交通大学出版社，2004
（2）杨志勇.工民建专业毕业设计手册.武汉工业大学出版社，1997
（3）王庆春等.房地产开发概论.东北财经大学出版社，2003，39—43
（4）徐科峰等.建筑环境学.机械工业出版社，2003，302—317
（5）王立红.绿色住宅概论.中国环境科学出版社，2003
（6）张文忠.公共建筑设计原理.中国建筑工业出版社，2001
（7）章俊华.公共建筑景观设计.中国建筑工业出版社，2001
（8）罗运湖.现代公共建筑设计.中国建筑工业出版社，2002
（9）郭继武.建筑抗震设计.中国建筑工业出版社，2002
（10）G.Tyler.Environmentalscience.InternationalThomsonPublishing,1995
（11）Takashi.Asano.WasterReclamationandReuse.TechnomicPublishingcompany,Inc.1998
（12）周兵.多层钢筋混凝土叠合框架结构的应用.机械工业出版社，2002
（13）周果行.房屋结构毕业设计指南.中国建筑工业出版社，2003，
（14）天津大学、同济大学、东南大学编.混凝土结构.中国建筑工业出版社.2003，
（15）（美）A·
H·
尼尔逊著.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社2003
（16）其它相关规范和图籍
第二章框架结构设计计算书
2.1框架梁、柱尺寸的确定及框架计算
一.结构布置及计算简图
图1结构布置平面图
本教学楼主体结构为5层，底层层高为3.9m,其余各层层高均为3.6m。
局部突出屋面的塔楼部分为楼梯间，层高为3.0m。
表1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级
层次
混凝土强度等级
横梁（b×
h）
纵梁（b×
次梁（b×
AB跨,CD跨
BC跨
2~5
30
300×
700
400
650
500
1
350×
填充墙采用200mm厚的页岩空心砖，门为塑钢门，门洞尺寸为1.1m×
2.1m,窗为塑钢窗，洞口尺寸为3.0m×
2.1m。
楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚取150mm。
梁截面高度按梁跨度的1/10~1/18估算，估算截面尺寸见下表。
（表中含梁.板.柱的混凝土强度等级）。
其设计强度：
C30（fc=14.1N/mm2,ft=1.41N/mm2）。
柱截面尺寸可根据式（2.2）估算，该教学楼的抗震等级为七级，起轴压比限值[ｕN]=0.8，各层中恒荷载代表值近似取12KN/m2,活荷载近似取2.5KN/m2,边柱及中柱的负载面积分别为9×
3.3m2和9×
4.35m2.所以第一层柱的截面面积为
对于2级框架，柱按下式计算；
边柱Ac≥（1.3×
9×
3.3×
12×
103×
5）/（0.75×
16.7）=1.85×
105mm2
中柱Ac≥1.25×
4.35×
5/0.75×
16.7=2.34×
取柱的截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为425mm和492mm。
根据上述计算结果并考虑其他的因素，本教学楼柱截面尺寸取值如下：
1层700mm×
700mm
2~3层600mm×
600mm
4~5层500mm×
500mm
基础选用柱下独立基础，基础埋深取2.5m。
框架结构计算简图如下图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；
梁轴线取至板底，2~5层柱高即为层高，取3.6m;
底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h1=3.9+0.45+2.5-1.2=5.65m.
（a）横向框架（b）纵向框架
图2框架结构计算简图
二.重力荷载计算
1.屋面及楼面的永久荷载标准值
屋面（上人）：
30厚的细石混凝土保护层22×
0.03=0.66KN/m2
SBS防水层0.4KN/m2
20厚水泥砂浆找平层20×
0.02=0.4KN/m2
125mm厚的加气混凝土块保温层5×
0.125=0.625KN/m2
150mm厚钢筋混凝土板25×
0.15=3.75KN/m2
合计5.835KN/m2
1~4层楼面：
水磨石地面0.65KN/m2
150厚钢筋混凝土板25×
0.15=3.75KN/m2
合计4.4KN/m2
2.屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面均布活荷载标准值2.5KN/m2
楼面活荷载标准值2.5KN/m2
屋面雪荷载标准值sk=ur×
s0=1.0×
2.0=0.2KN/m2
式中：
ur为屋面积雪分布系数ur=1.0。
3.梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算
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、窗可计算单位面积上的重力荷载。
计算结果见下表：
表2梁、柱重力荷载标准值
构件
b/m
h/m
γ/（KN/m2）
β
g/（KN/m）
li/m
n
Gi/KN
ΣGi/KN
边横梁
0.35
0.7
25
1.05
6.431
5.900
18
682.972
2795.051
中横梁
0.4
3.675
1.400
9
46.305
次梁
0.3
0.5
4.594
6.525
16
479.614
纵梁
0.65
5.972
8.300
32
1586.16
柱
1.1
12.863
5.650
68
4941.96
2~3
5.513
6.000
595.404
2418.197
3.150
1.500
42.525
3.938
6.575
16
414.278
5.119
8.400
1375.99
0.6
9.900
3.600
2423.52
4~5
6.100
605.327
2454.711
1.600
45.360
3.928
6.550
411.654
8.500
1392.37
6.875
1683.00
注：
表中β是考虑梁、柱的粉刷层重力荷载的增大系数；
g表示单位长度构件重力荷载；
n为构件的个数，梁的长度为净长，柱子长度为层高。
内墙为200mm厚页岩空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5KN/m2）,内墙面均为20mm厚的抹灰层，内外墙的单位面积重力荷载为：
0.5+15×
0.20+17×
0.02=3.84KN/m2
4.重力荷载代表值
集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算结果见下图所示。
表3各质点的重力荷载代表值
质点号
G1
G2
G3
G4
G5
G6
重力荷载代表值
19379.53
12792.51
13839.30
15461.58
1246.99
三、框架侧移刚度计算
1..横向框架侧移刚度计算
表4横梁线刚度计算
类别
Ec/
KN/mm2
b×
h
/mm.mm
I0
/mm4
l/mm
EcI0/l/N.mm
1.5EcI0/l/N.mm
2EcI0/l
/N.mm
3.15×
104
1.0×
1010
6600
4.773×
7.160×
9.546×
3.0×
8.575×
109
3.898×
5.847×
7.796×
走道梁
1.867×
2100
2.801×
4.202×
8.404×
1.600×
2.286×
3.429×
6.858×
两边设板的弯刚度乘1.0，一边有板的乘1.5，两边有板的乘2.0。
表5柱线刚度ic计算表
Hc/mm
Ec/（N/mm2）
Ic/mm4
EcIc/hc/N.mm
5650
700×
2.001×
11.156×
3600
600×
600
1.080×
500×
5.208×
4.34×
现在取第2层的3号轴柱的侧移刚度计算为例，计算结果见表6~8。
由表4可得梁柱线刚比K为：
K=（6.858+8.404+3.898+4.773）/（2×
9）=1.33
аc=1.33/（2+1.33）=0.399
所以D=аc×
12ic/h2=0.399×
（12×
1010）/36002=83333N/mm
表6中框架柱侧移刚度D值N/mm2
边柱（14根）
中柱（14根）
ΣDi
K
аc
Di1
Di2
0.349
0.562
23568
0.966
0.550
23811
663306
2
0.482
0.194
16167
1.330
0.399
33250
691838
3
0.955
0.323
12980
2.758
0.828
33273
647542
表7边框柱侧移刚度D值（N/mm）
A-1,A-9
C-1,C-9
0．524
0．406
17014
0．831
0．470
19710
73448
0．723
0．266
22167
1．147
0．364
30333
105000
1．432
0．417
16757
2．379
0．543
21821
77156
表8楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）
C-5
C-1
D-1,D-5
0.205
0.320
13420
0.307
0.350
14678
0.524
0.406
17026
62150
0.283
0.124
10333
0.424
0.175
14583
0.723
0.266
69250
0.586
0.227
9122
0.879
0.305
12256
1.499
0.428
17200
55778
将上诉表6~8的不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度（合计Di），见表9:
表9横向框架层间侧移刚度
4
5
798904
866088
780476
由表9可以知道，ΣD1/ΣD2=798904/866088=0.922＞0.7，故该框架为规则框架。
2.纵向框架侧移刚度计算
方法同横向框架的侧移刚度计算。
柱的纵向侧移刚度除与柱沿纵向的截面特征有关外，还与纵梁的线刚度有关。
纵向线刚度ib计算过程见表10，在本教学楼中，纵横向柱线刚度相同，计算见表10：
表10纵向线刚度ib计算表
Ec
/（N/mm2）
1.5EcI0/l
1.00×
9000
3.5×
5.25×
7×
2.858×
4.288×
5.717×
纵向框架柱也分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，其侧移刚度分别见表11.12。
纵向框架各层的层间侧移刚度见表13。
表11纵向中框架（C、D列）边柱侧移刚度D值（N/mm）
B-1，B-9，C-9
0.627
0.429
17991
0.471
0.393
16481
70454
0.707
0.261
21750
0.476
0.192
16000
81250
0.317
0.362
14547
0.988
0.331
13301
56942
中柱（12根）
C-3，C-6
1.255
0.539
22604
0.941
0.490
20549
312346
1.270
0.388
32333
0.953
26917
441830
2.635
0.569
22865
1.976
0.497
19972
314324
表12纵向边框架（A、D列）边柱侧移刚度D值
A-1,A-9,D-5,D-9
D-1
0.314
0.352
14762
64205
0.353
0.150
12500
60500
0.659
0.249
10006
49909
D-2,D-6
0.942
0.698
0.444
18620
265208
0.952
0.322
26833
0.883
0.294
24500
346496
1.998
0.500
20093
1.647
0.452
18164
259280
将上述的各种情况下同楼层框架柱侧移刚度汇总见表13
表13纵向框架层间侧移刚度值（N/mm）
合计Di
712213
930076
680455
由表13可见，ΣD1/ΣD2=712213/930076=0.766＞0.7，所以该框架为纵向规则框架。
四．横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移刚度计算
1.横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算
（1）.横向自震周期计算。
将G6折算到主题结构的顶层，即
Ge=Gn+1（1+1.5h1/H）+Gn=1246.99×
（1+1.5×
3/20.05）=1526.86KN
结构顶点的假想侧移计算见表14
表14结构顶点的假想侧移计算
VGi/KN
ΣDi/
Δui/mm
ui/mm
75522.29
94.5
275.4
56142.76
64.8
180.9
43350.25
55.5
116.1
30557.74
39.2
60.6
16718.44
21.4
计算基本周期T1，其中uT的量纲为m,取ΨT=0.7，则
T1=1.7ΨT（uT）0.5=1.7×
0.7×
（0.275.4）0.5=0.625s
（2）.水平地震作用及楼层地震剪力计算。
在本教学楼中，结构高度为21.3m不超过40m,且质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以
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