【四層】6800平米一字型框架教學樓建筑圖結(jié)構(gòu)圖計算書,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 摘要 本設(shè)計針對一工程項目實際需要，主要進行了建筑設(shè)計、建筑圖繪制、結(jié)構(gòu)方案中軸框架的抗震設(shè)計、主要施工圖的繪制和專題研究。首先進行建筑方案的確定，繪制建筑施工圖，之后確定框架布局，進行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自振周期，進而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，從而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。然后計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，找出最不利的一組或幾組內(nèi)力組合，選取最不利的內(nèi)力組合計算配筋并繪圖。此外還用PKPM計算了結(jié)構(gòu)的配筋。本設(shè)計依據(jù)最新中華人民共和國國家標準，設(shè)計符合《中小學校建筑設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震規(guī)范》等要求。 教學樓設(shè)計題目雖小，但所用的知識涵蓋了大學學習的方方面面，并進一步涉及到建筑，水暖電等相關(guān)專業(yè)的知識，甚至空間設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有一定難度，完成好這個設(shè)計，是對我們大學所學知識的全面檢驗。 本設(shè)計主體4層，立面設(shè)計以體現(xiàn)建筑的潔凈、嚴謹為主。所有框架柱不向外突出。窗戶大而多，增強其立面虛實搭配。輕巧通透，立面簡潔明了是本設(shè)計的一大特點。 立面選擇棕紅色色為主色調(diào)，加上白色線條，盡顯學術(shù)氣息。 [關(guān)鍵詞] 建筑設(shè)計；抗震設(shè)防；自振周期 Abstract The design is for an actual project, first is the architectural design, then is the seismic design in the framework of axis and construction drawings, last is the translation." First of all construction plan is identified, after determined the framework, a representative of the load between the value of the calculation, then use vertex displacement method, from-cycle, then at the bottom of the shear level of seismic loading method under size, which obtained the level of load in the structure of internal forces (bending moment, shearing force and axial force). Calculation of vertical load (dead load and live load) under the structure of internal forces, to identify the most disadvantaged force, select the most disadvantaged combination of forces to compute the reinforced then do the drawing. I also used PKPM program to calculate the structure of the reinforcement. The design based on the latest People's Republic of China national standard, design meets the "Code for architectural design of grade and middle school" and "Code for design of concrete structure" and "Technical specifications for concrete structures of tall building" and other codes. Building design subject is small, but the knowledge covers all aspects of university study, and further relates to the construction, plumbing electrical and other related professional knowledge, and even space design, structural design is also difficult to complete this design, is University of the knowledge we have a comprehensive inspection. The design of the main 4-storey facade to reflect the architectural design of the clean, tight-based. All outside the framework does not highlight the column. Large windows, and enhance its facade with the actual situation. Lightweight transparent, clear and concise facade is one of the major characteristics of the design. Brown-red facade colors to choose the main color, with white lines show the academic atmosphere. Keywords: architectural design; seismic fortification; fundamental period. 目 錄 第一部分 建筑設(shè)計 ———————————————————————— 1 第一章 設(shè)計總說明 —————————————————————— 1 第二章 題目意義 ——————————————————————— 2 第三章 設(shè)計內(nèi)容 ——————————————————————— 3 第二部分 結(jié)構(gòu)部分 ——————————————————————— 13 第一章 工程概況 ——————————————————————— 13 第二章 重力荷載代表值的計算 ————————————————— 16 第三章 框架側(cè)移剛度的計算 ————————————————— 24 第四章 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 ——————— 26 第五章 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 —————————— 35 第六章 截面設(shè)計 —————————————————————— 49 第七章 樓梯設(shè)計 ———————————————————————63 第八章 雨篷設(shè)計 ———————————————————————67 第三部分 專題研究 ——————————————————————— 72 參考文獻 —————————————————————————— 81 致 謝 —————————————————————————— 80 80 第一部分 建筑設(shè)計 第一章 設(shè)計總說明 1.1 工程名稱 鄭州市綜合教學樓 1.2 工程概況 本工程是位于本市某高校校園內(nèi)的一幢教學樓。建筑性質(zhì)為單一教學群體，用于全校公用的流動使用教室，以滿足擴大招生和院系發(fā)展的綜合教學需要；地段占用預留擴建的綠地和活動場地，位置適中，便于校內(nèi)某些專業(yè)的聯(lián)系。本樓也可對外經(jīng)營與適當開展對外辦學和信息，但統(tǒng)一調(diào)度與管理為主。 第二章 題目意義 土木工程是伴隨著人類社會的發(fā)展而發(fā)展起來的學科，它所建造的工程設(shè)施反映出各個歷史時期社會經(jīng)濟、文化、科學、技術(shù)發(fā)展的面貌，因而土木工程是社會歷史發(fā)展的見證之一。遠古時代，人們就開始修筑簡陋的房舍、道路、橋梁和溝澶，以滿足簡單的生活和生產(chǎn)需要。后來，人們?yōu)榱诉m應戰(zhàn)爭、生產(chǎn)和生活以及宗教傳播的需要，興建了城池、運河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。許多著名的工程設(shè)施顯示出人類在這個歷史時期的創(chuàng)造力，例如，中國的長城，埃及的金字塔，希臘的巴臺農(nóng)神廟，羅馬的科洛西姆圓形競技場等。產(chǎn)業(yè)革命以后，特別是到了20世紀，一方面社會向土木工程提出了新的需求；另一方面，社會各個領(lǐng)域為土木工程的前進創(chuàng)造了良好的條件。因而這個時期的土木工程得到突飛猛進的發(fā)展，在世界各地出現(xiàn)了現(xiàn)代化規(guī)模宏大的摩天大廈、工業(yè)廠房，核電站、高速公路和鐵路、大跨橋梁、大直徑運輸管道長隧道、大海港以及海洋工程等等。為了適應各類工程建設(shè)高速發(fā)展的要求，人們需要建造大規(guī)模現(xiàn)代化的建筑物，這既要求高質(zhì)量和快速施工，又要求很高的經(jīng)濟效益。這就向土木工程提出新的課題，并推動土木工程這門學科前進。現(xiàn)代土木工程不斷地為人類社會創(chuàng)造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類社會現(xiàn)代文明的重要組成部分。因此可以說，土木工程是一個古老而又年輕的學科。 在短短的幾個月時間通過畢業(yè)設(shè)計檢驗我們的能力選題一直是個的難題。選擇教學樓設(shè)計有其特殊的目的的意義。一方面，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家人才戰(zhàn)略實施，國際間人才的競爭，教育成為各國發(fā)展的第一要務(wù)，也只有依靠科學，大力發(fā)展教育才能使我們擺脫貧困，實現(xiàn)四個現(xiàn)代化。國家的科教興國戰(zhàn)略，給教學提出了越來越高的要求。另一方面，隨著高等院校的不斷擴招，原有的的教學設(shè)施越來越不能滿足要求，現(xiàn)代化的大學教學樓應是符合職能化的建筑。市場運作的引入，同時也為滿足“產(chǎn)學研”的一條龍的需求，教室向社會開放的大勢所趨，職能的多樣化也是教學設(shè)施現(xiàn)代化的體現(xiàn)。因此要通過這次畢業(yè)設(shè)計課題來檢驗我們大學四年來的學習成果。 教學樓設(shè)計題目雖小，但所用的知識涵蓋了大學學習的方方面面，并進一步涉及到建筑，水暖電等相關(guān)專業(yè)的知識，甚至空間設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計上也有一定難度，完成好這個設(shè)計，是對我們大學所學知識的全面檢驗。 第三章 設(shè)計內(nèi)容 3.1 建筑概況 本工程建筑面積6800平方米，二類高層建筑，使用年限為50年，耐火等級不低于2級，建筑抗震設(shè)防烈度為七度。 3.2 建筑的總體布置 由建筑設(shè)計的基本要求，本設(shè)計大體分為3部分：4層框架結(jié)構(gòu)主體，4個階梯教室，1個演講廳，體量較大。兩個場地條件分別為100mx60m，80mx60m，擬采用大場地進行平面布置。同時考慮毗鄰主街道，教學樓應成為一處街面景觀，主體宜沿街布置，這樣做也滿足教室對采光的特殊要求。主體、階梯教室作為建筑單體，并作必要聯(lián)系?？臻e場地適當綠化。 3.3 建筑平面設(shè)計 3.3.1使用部分的平面設(shè)計 本設(shè)計主要使用部分房間大體分為小教室、制圖教室、階梯教室、管理辦公室、演講廳等?？紤]到層高協(xié)調(diào)的因素，將小教室、制圖教室、管理辦公室統(tǒng)一到主體部分，階梯教室，演講廳分別做為建筑單體，并做必要聯(lián)系。 3.3.2使用部分的平面形式 根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，各部分房間均應滿足相應的面積要求。本設(shè)計中小教室為12.6m6.9m，階梯教室為18.9m15m，演講廳為28.35m15.8m。 考慮到采光及通風的需要，制圖教室放置在朝陽一側(cè)。當教室的進深為7.2m時，窗高2.4m滿足采光要求，階梯教室采用雙面采光。教室、演講廳的座位布置要滿足視聽效果。 3.3.3使用房間門的設(shè)計 門的寬度滿足緊急狀態(tài)下安全疏散的要求。小教室、制圖教室設(shè)置兩個門，門寬1.2m。階梯教室設(shè)置兩個門，寬均為1.8m。管理辦公室等房間門寬為1.2m。演講廳四個門均為1.8m。滿足疏散及本校學生方便使用的目的。 主入口在滿足在滿足疏散的要求外適當加大，以滿足立面效果及整體協(xié)調(diào)。鑒于以上考慮，主體部分主入口各設(shè)三個1.8m寬的內(nèi)外開彈簧門。 門的數(shù)量和總寬滿足疏散的要求。 3.3.4 使用房間窗的設(shè)計 根據(jù)室內(nèi)采光機通風的要求，立面效果及結(jié)構(gòu)需要。窗采用4800mm2400mm，2100mm2400mm，1500mm2400mm，3600mm2400mm，2100mm2100mm等尺寸。小教室4個窗即2400mm2100mm，階梯教室窗為2100mm2400mm，演講廳窗為2700mm2100mm。為樓梯間用窗要取高度為2100mm。 3.3.5 輔助部分的平面設(shè)計 公共場所采用蹲式大便器、小便斗。根據(jù)中小學建筑設(shè)備的參考指標，對于教室部分，以男女比例1：1計算。因階梯教室布置，1至4層設(shè)2個衛(wèi)生間，每側(cè)各一個。其中每個男廁有5個大便器，5個小便斗，女衛(wèi)生間有8個大便器，滿足300人使用要求。 廁所設(shè)置前室，進深2000mm左右，每個前室內(nèi)設(shè)設(shè)2個洗手盆。 主體部分廁所布置在兩側(cè)，便于階梯教室學生使用，又相對隱蔽，交便聯(lián)系方便。講演廳廁所放置在入口門廳，方便使用。 3.3.6 交通聯(lián)系部分的平面設(shè)計 （1）走道的平面設(shè)計 走道的平面設(shè)計根據(jù)人流股數(shù)取3.0m，滿足疏散及防火要求。 本設(shè)計為連廊式走道，1至2層與階梯教室連接，兩側(cè)都有采光口。階梯教室后側(cè)設(shè)置防火樓梯，滿足通行及防火要求。 （2）樓梯的平面設(shè)計 根據(jù)使用性質(zhì)、使用人數(shù)及防火規(guī)范的要求，結(jié)合本設(shè)計的特點，在主體部分設(shè)置兩部兩跑樓梯，此樓梯為主要樓梯。兩段板軸線寬度為1.8m。為滿足緊急情況疏散在階梯教室后方設(shè)置樓梯間，凈寬為3.6m。 綜上所述，主體及階梯教室部分共有4部樓梯，疏散寬度總計14.4m，滿足通行及防火要求。 （3）門廳的平面設(shè)計 主體門廳是一個建筑的主要出入口，是建筑設(shè)計重點處理的部分，除要滿足使用要求之外，還需綜合考慮采光、通風、交通組織、美觀等各方面因素。本設(shè)計門廳，通行方便，美觀大方，面積為7.5m6.6m。 3.3.7 平面組合設(shè)計 根據(jù)使用功能要求，建筑平面采用走道式組合，即通過走道將各個部分連接起來。 3.4 建筑剖面設(shè)計 3.4.1房間的剖面形狀 房間的剖面滿足使用要求，尤其是本設(shè)計中的階梯教室及演講廳要滿足視覺、聽覺要求。 階梯教室綜合考慮結(jié)構(gòu)、視聽的要求，排距0.9m，每排起高120mm。講演廳每排起高120mm，滿足視聽要求。 3.4.2房屋的各部分高度確定 （1）房間的凈高和層高 根據(jù)人體活動、采光通風、結(jié)構(gòu)高度、經(jīng)濟效益、室內(nèi)空間比例等各項要求將主體結(jié)構(gòu)層高定為3.9m，階梯教室層高為4.2m，講演廳凈高4.8m，最后一排凈高約為2.6m，滿足使用及視覺需要。 （2）窗臺高度 本設(shè)計根據(jù)使用要求、設(shè)備家具布置等因素，窗臺高度取900mm，采光合適；課桌高800mm左右，不影響開窗，設(shè)計合理。書桌的高度常取800mm，窗臺高出100mm桌面，既保證了工作面的照度，又低于人座姿的視點高度。 階梯教室部分設(shè)計綜合立面及采光的要求，窗臺高出入口地面900mm，立面整齊美觀。 （3）室內(nèi)外地面高差 建筑物為防止外面水流入室內(nèi)，防止底層地面潮濕，防止由于建筑物沉降而使室外地面高于室內(nèi)地面，往往將室內(nèi)地面設(shè)計高于室外地面。本設(shè)計主體部分地面取高出外地面900mm，另一方面也有更有力于增加其立面上的莊嚴氣氛。 3.4.3建筑的空間組合 建筑的空間組合要考慮以下幾點： （1）進深相同的房間要盡量組合在一起，有利于上下層的空間組合。 （2）空間組合上下承重結(jié)構(gòu)要對齊，尤其事承重墻體和 外墻體，使之承重更趨合理。 （3）上下層用水空間要盡量對齊，避免使上下水管道轉(zhuǎn)彎、打折，這樣做即節(jié)省管線又有利于下水管道的暢通。 綜合以上因素，制圖教室布置在朝陽一側(cè)，小教室、衛(wèi)生間布置在對面，衛(wèi)生間各層布置結(jié)構(gòu)相同，衛(wèi)生間隔墻各層一一對應。 3.5 建筑體型和立面設(shè)計 3.5.1 影響建筑體型和立面設(shè)計因素 （1）建筑功能和建筑類型特征 （2）材料、結(jié)構(gòu)和施工要求 （3）建筑規(guī)劃與環(huán)境 （4）建筑標準與經(jīng)濟因素 （5）神與審美 3.5.2 建筑體型設(shè)計 主體結(jié)構(gòu)通過連廊與階梯教室、演講廳連接，主體、階梯教室、演講廳、連廊四部分各不相同，變化中體現(xiàn)形式美。主體結(jié)構(gòu)高17余米，置于整個群體中央，其他鏈接在其周圍，體現(xiàn)主從關(guān)系。 教學樓是學生學習、老師工作的地方，應盡量體現(xiàn)其潔凈、嚴謹。主體部分潔凈，從屬部分錯落有致，比例尺度適當，節(jié)奏感鮮明。 3.5.3 建筑立面設(shè)計 建筑立面設(shè)計的主要任務(wù)是處理門、窗、墻、柱、雨篷、檐口、勒腳以及線腳之間的組合，恰當確定這些部件的尺度、位置、材料及色彩。 本設(shè)計主體4層，立面設(shè)計以體現(xiàn)建筑的潔凈、嚴謹為主。所有框架柱不向外突出。窗戶大而多，增強其立面虛實搭配。輕巧通透，立面簡潔明了是本設(shè)計的一大特點。 立面選擇棕紅色色為主色調(diào)，加上白色線條，盡顯學術(shù)氣息。 3.6 建筑構(gòu)造設(shè)計 3.6.1建筑構(gòu)造設(shè)計原則 （1）滿足建筑物的各項使用功能的要求 （2）有利于機構(gòu)安全 （3）適應當?shù)氐氖┕に? （4)適應建筑工業(yè)化需求 （5）做到經(jīng)濟合理 （6）注意美觀 總之，要全面貫徹“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的建筑方針。 3.6.2 建筑的結(jié)構(gòu)類型 本設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)。階梯教室和演講廳采用梁采用預應力梁。 3.6.3建筑的保溫 建筑在寒冷地區(qū)提高結(jié)構(gòu)的保溫性能通常采用下列措施 （1）提高維護結(jié)構(gòu)熱阻 （2）合理選材及確定構(gòu)造形式 （3）防潮防水 （4）避免熱橋 （5）防止冷風滲透 本設(shè)計為公共建筑，外墻采用290×190×90爐渣空心砌塊，外加30mm苯板，個別部位如外突柱采用外苯板。 3.6.4 建筑的隔聲 對空氣傳聲的隔絕辦法： （1）增加構(gòu)件的重量 （2）采用帶空氣層的雙層構(gòu)件 （3）采用多層組合構(gòu)件 對撞擊聲的隔絕辦法： （1）設(shè)置彈性面層 （2）設(shè)置彈性夾層 （3）采用帶空氣層的雙層結(jié)構(gòu) 本設(shè)計內(nèi)墻采用190×190×90爐渣空心砌塊墻體，雙側(cè)抹灰，滿足隔聲要求。 3.6.5 建筑防震 本設(shè)計地處鄭州市，設(shè)計抗震設(shè)防烈度為7度。由于采用框架結(jié)構(gòu)，層數(shù)高度均較小，結(jié)構(gòu)對稱，基本滿足建筑防震的要求，細節(jié)部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計時考慮。 3.7 墻的設(shè)計 3.7.1 墻體的設(shè)計要求 （1）具有足夠的強度和穩(wěn)定性 （2）滿足保溫、隔熱等方面的要求 （3）滿足隔聲、防潮的需要 （4）滿足防火 （5）適應工業(yè)化生產(chǎn)的需要 3.7.2 墻體設(shè)計 （1）墻的尺寸及材料 由于本設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)，則所選墻體均為填充墻，選擇爐渣空心砌塊為主要材料，保溫采用苯板。外墻厚為300厚，內(nèi)墻為200厚。 （2）勒腳的防潮 水平防潮，宜在建筑物墻體內(nèi)靠室外地坪附近沿水平方向設(shè)置防潮層，以隔絕地潮對墻身的影響。本設(shè)計考慮到地基變形及抗震需要，采用60mm厚鋼筋混凝土防潮層，標高-0.45m。 3.7.3 散水 為保護墻基不受水侵蝕而在外墻四周將地面做成向外傾斜的坡面。本設(shè)計采用坡度為5%，寬度為900mm的散水。 3.7.4輕質(zhì)隔墻 衛(wèi)生間內(nèi)隔墻采用金屬骨架隔墻，二道門采用玻璃隔斷。 3.7.5 墻面裝修 內(nèi)墻抹灰裝修，采用混合砂漿墻面，總厚20mm，采用水泥砂漿墻裙。 外墻采用墻漆飾面，一層窗下采用毛石勒腳。 在人群活動頻繁、易受碰撞的內(nèi)墻陽角，要做互角保護。 3.8 樓板層、地層 3.8.1 樓板層的設(shè)計要求 （1）樓板層、地層結(jié)構(gòu)應具有足夠的強度和剛度滿足要求。 （2）滿足防火、隔聲、防水、保溫、隔熱、耐腐蝕等基本使用功能要求。 （3）減少預制構(gòu)件的規(guī)格和類型，符合模數(shù)，滿足工業(yè)化要求。 （4）經(jīng)濟合理，避免不必要的浪費。 3.8.2 地層的設(shè)計要求 地層除滿足使用要求外，還應滿足防水、防潮及熱工設(shè)計要求，以保證保溫、隔潮的良好效果。無論是樓板層還是地層，其面層都要滿足耐磨、保暖、防滑、易清洗、美觀及裝飾性等要求。 3.8.3 樓板層設(shè)計 本設(shè)計為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，故采用現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓板。在面積較大的有柱空間，板直接澆在梁上，主梁的跨度的跨度6.9m、3.0m不等，次梁考慮建筑結(jié)構(gòu)各方面因素，跨度為6.9m，取板厚100mm。 3.8.4 地層設(shè)計 地層設(shè)計為剛性地面，基層為天然土壤或素土夯實；墊層為50厚C15混凝土。面層為30mm厚1：3干硬性水泥砂漿結(jié)合層，貼地面磚。 3.8.5 樓地面設(shè)計 教室及走廊地面采用面層為10mm厚1：1水泥砂漿，貼地面磚。 樓梯地面由于通行人較多，形狀復雜，易于破壞，設(shè)計采用大理石面磚。 衛(wèi)生間地面采用陶瓷地面磚，以滿足防水、耐腐蝕的要求。 踢腳板采用大理石面磚，高150mm，比墻面抹灰突出6mm， 3.8.6 雨棚設(shè)計 雨篷是建筑物入口處和頂層陽臺上部用以遮擋雨水，保護門外免受雨水侵蝕和人們進出時不被滴水淋濕及空中落物砸傷的水平構(gòu)件。 雨棚與入口處樓板整澆扎起一起防止雨篷傾覆。雨篷頂面應作防水砂漿抹面處理，并作初排水坡度。外側(cè)翻邊高120mm，并做水舌排水。 3.9 樓梯與臺階設(shè)計 3.9.1樓梯設(shè)計的要求 樓梯是建筑各層的主要交通設(shè)施，除交通聯(lián)系功能外，還是緊急情況下安全疏散的主要通道，因此樓梯既要滿足使用功能要求，也要確保使用安全的需要。 樓梯設(shè)計應滿足以下幾個方面的要求： （1）為滿足使用功能，樓梯要求通行順暢，行走舒適，樓梯的數(shù)量、位置、梯段寬度以及整個建筑物樓梯的總寬度都應滿足一些基本規(guī)定。 （2）符合結(jié)構(gòu)、構(gòu)選、施工、防火等要求。 （3）注意美觀 3.9.2 樓梯設(shè)計 （1）樓梯的材料、尺寸、類型 本設(shè)計采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯。 主體部分層高為3.9m，則均采用單折13級臺階，梯段寬1.8m，踏步寬300mm，高150mm，舒適安全，滿足要求。 階梯教室部分層高4.2m采用單折樓梯，其它尺寸相同。平臺板寬度略大于梯段寬，滿足使用要求。 （2）樓梯的細部設(shè)計 踏步的踏面應耐磨、防滑、耐沖擊、易于清掃。本設(shè)計在踏步板外邊緣鑄銅防滑包口。以滿足上述要求。 欄桿采用透空式欄桿，，截面為6mm40mm的扁鋼管為材料，間距100mm，鉚接在梯段板內(nèi)100mm。（梯段板預留兩孔） （3）扶手采用木質(zhì)扶手，截面6080mm左右，高900mm。扶手靠木螺絲通過一長編鐵與空花欄桿連接，扁鐵與欄桿頂端焊接并每隔300mm左右開一個小孔，穿過木螺絲固定。 3.9.3 臺階設(shè)計 （1）臺階的形式尺寸 室外臺階在入口處對建筑物立面還具有一定的裝飾作用，在設(shè)計時既要考慮實用，又要注意美觀。本設(shè)計室外臺階高150mm，最下層與自然地坪找平。臺階寬度為300mm。在出入口與臺階之間設(shè)平臺，平臺與室內(nèi)地坪低20mm，且表面向外傾斜1%，避免雨水流向室內(nèi)， （2）臺階的構(gòu)造 臺階面層應具有耐磨、光潔、易于清掃等功能，一般采用耐磨、抗凍材料。結(jié)構(gòu)層承受作用在臺階的荷載，應采用抗凍、抗水性能好質(zhì)地堅實的材料?；鶎訛榻Y(jié)構(gòu)層提供良好均勻的持力基礎(chǔ)。在冬季寒冷地區(qū)，如果臺階下為凍脹土（粘土或亞粘土）可采用換土（砂土）來保證臺階基層的穩(wěn)定。建筑主體結(jié)構(gòu)與臺階分開，并先做主體，帶有一定沉降后再做臺階，以防建筑物主體下沉時抗裂臺階。 本設(shè)計臺階面層采用天然石板，表面加工磨粗滿足防滑、耐磨、臺階結(jié)構(gòu)采用混凝土。臺階基層采用換沙土。施工時先做主體，后做臺階。 3.10 屋頂設(shè)計 3.10.1 屋頂?shù)脑O(shè)計要求 屋頂是房屋的最上層的水平維護結(jié)構(gòu)，主要功能是抵御雨雪、日曬等自然界的影響，滿足排水、防水的要求。應考慮保溫、隔熱、隔聲、防火的需要。屋頂也是房屋的承重結(jié)構(gòu)，承擔自重及風、雨、雪荷載、施工荷載及上人屋面的荷載，并對房屋上部起水平支撐的作用，所以應具有足夠的剛度，并應防止因結(jié)構(gòu)變形引起的屋面防水層開裂漏雨。屋頂?shù)男问綄ㄖ煨鸵灿兄匾绊?，連同的細部設(shè)計也很重要。 3.10.2 屋頂?shù)慕M成雨類型 根據(jù)設(shè)計的要求，結(jié)合本設(shè)計的特點采用柔性防水（適合于寒冷地區(qū)）。主要分為結(jié)構(gòu)層、隔氣層、保溫層、防水層。 （1）結(jié)構(gòu)層 同樓面設(shè)計 （2）隔氣層 采用防水層配套涂料 （3）保溫層 苯板，厚度按熱工計算 （4）防水層 4mm厚SBS改性瀝青防水層 3.10.3 保溫及隔熱構(gòu)造 鄭州地區(qū)冬季寒冷，需要采暖，室內(nèi)溫度比室外高，為了不使熱量散失太快，外圍護構(gòu)件按保溫要求設(shè)計所以屋頂要設(shè)保溫層。保溫材料的的選擇要綜合使用要求、氣候條件、屋頂結(jié)構(gòu)形式、當?shù)刭Y源、工程造價等諸多因素，必須是容重請輕、導熱系數(shù)小的多孔材料。本設(shè)計中草用泡沫塑料板，造價低、資糧輕、保溫效果好。 保溫層的位置有兩種： （1)保溫層在防水層下。這種做法能有效減小外界溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響，而且結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便。由于室內(nèi)水蒸氣能透過結(jié)構(gòu)層進入保溫層，產(chǎn)生凝結(jié)水，從而降低保溫材料的保溫性能。另外凝結(jié)水手熱膨脹還可使防水層起鼓破壞，導致防水層失效。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，除在鋪設(shè)時采用花鋪法之外，還應在保溫層下做隔氣層，防止水汽上升。 （2）保溫層在防水層上。這種做法的有點事防水層不受外界氣候的影響，不受外界破壞。但必須采用吸濕底、耐氣候性強的曾水保溫材料而且上面有較重的覆蓋層。 綜合以上因素，本設(shè)計采用保溫層在防水層下，下鋪隔氣層的做法。 3.11 門窗設(shè)計 3.11.1 門窗的設(shè)計要求 （1）防風雪、保溫、隔聲 （2）開啟靈活、關(guān)閉緊密 （3）便于擦洗和維修方便 （4）兼顧耐腐蝕 （5）符合《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準》的要求。 3.11.2 門窗的類型選擇 根據(jù)設(shè)計要求及生活經(jīng)驗，本設(shè)計門廳入口處選擇彈簧門。其制作方便，開啟靈活，采用鉸鏈構(gòu)造，開啟后自動關(guān)閉，適用于教學樓出入較頻繁的場所。其它房間選擇平開門。 窗選擇平開窗，單層雙玻璃塑鋼窗，滿足保溫要求。 3.12 變形縫設(shè)計 3.12.1 變形縫尺寸設(shè)計 變形縫按其所起的作用不同而分為伸縮縫、沉降縫和抗震縫三種。 伸縮縫，又稱溫度縫。建筑物處于晝夜、冬夏的溫度變化中，由于熱脹冷縮的原因使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度的應力和應變，并隨著建筑物長度的增加二增加，當應力和應變達到一定數(shù)值時，建筑物講發(fā)生開裂甚至破壞。為避免這種情況的發(fā)生，常常沿建筑物的長度方向隔一段距離設(shè)一道預留縫隙，一般為20至40mm。 沉降縫，是為了防止由于地基不均勻沉降，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應力引起破壞而設(shè)置的縫隙，當高H<15m時時，可取70mm。 對于抗震縫，是為了防止建筑物各部分在地震時相互互撞擊引起破壞而設(shè)置的縫隙，當H<15m時可取70mm。 綜上所述，本設(shè)計階梯教室與主體連廊間設(shè)置變形縫一道。兼起道抗震、沉降、伸縮的作用。取d=100mm滿足要求。 3.12.2 變形縫的構(gòu)造要求 墻體變形縫，由抗震的要求，應做成平縫，以適應地震時的搖擺，縫內(nèi)應填充防水、防腐的材料。 樓地層變形縫，位置與墻體一致。要方便行走，防火和防止灰塵下落。 頂棚處的變形縫可用木板、金屬板或其它吊頂材料，但結(jié)構(gòu)上應注意不應影響結(jié)構(gòu)的變形；沉降縫應將蓋板固定于沉降較大的一側(cè)。 屋頂變形縫主要解決好防水、保溫的問題。 第二部分 結(jié)構(gòu)部分 第一章 工程概況 1.1 工程簡介 1.1.1 建筑地點：河南鄭州市 1.1.2 建筑類型：四層綜合教學樓，框架填充墻結(jié)構(gòu)。 1.1.3 建筑介紹：建筑面積約6800平方米，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓板厚度取100mm，填充墻采用爐渣空心砌塊。主體結(jié)構(gòu)共4層，1-3層高均為3.9m，4層層高4.8m。 1.1.4 門窗使用：見門窗表 1.1.5 地質(zhì)條件：經(jīng)地質(zhì)勘察部門確定，此建筑場地為二類近震場地，設(shè)防烈度為7度。 1.1.6 承重方案的選擇：縱橫向混合承重，縱橫向都設(shè)主梁，兩個方向剛度近似相等。 1.1.7 豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布活載和恒載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再由主梁傳至框架柱，最后傳至地基。結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖1.1.1所示。 圖1.1 計算單元簡圖 1.1.8 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖： 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖1.1.2所示。取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線；梁軸線取至底板，2-4層柱高度即為層高，取3.9m，底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層底板，即。 圖1.2 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖 1.2 梁、柱截面尺寸的初步確定 1.2.1 主梁截面高度一般取梁跨度的1/12～1/8。 即：縱向 7200/12<<7200/8 橫向 6900/12<<6900/12 綜合考慮取 。 主梁截面寬度取1/2～1/3，即 600/3<<600/2 因此取 ， 所以主梁的截面初步定為: 。 次梁截面高度一般取梁跨度的1/15～1/12。 即 7200/12<<7200/8， 因此取 。 次梁截面寬度取1/2～1/3， 即 500/3<<500/2， 因此取 ， 所以主梁的截面初步定為：。 1.2.2 框架柱的截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限值，按下列公式計算： （1）柱組合的軸壓力設(shè)計值 注：為考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25。 為按簡支狀態(tài)計算的柱的負載面積。 為折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，近似的取。 為驗算截面以上的樓層層數(shù)。 （2） 注：為框架柱軸壓比限值，本方案為二級抗震等級，查《抗震規(guī)范》可知取為0.8。 為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，對C30，查得為。 1.2.3 計算過程： 底層 邊柱：對于 內(nèi)柱： 根據(jù)計算結(jié)果并綜合考慮其它因素，底層柱統(tǒng)一取為 表1.1 梁截面尺寸 位 置 混凝土等級 尺 寸 長 度 主 梁 C30 300×600 7200，6900，3000 次 梁 C30 250×500 6900 表1.2 柱截面尺寸 層 次 混凝土等級 尺 寸 1 C30 500×500 2 C30 500×500 3 C30 500×500 4 C30 500×500 第二章 重力荷載代表值的計算 2.1 屋面及樓面永久荷載標準值： 屋面(不上人）: 4厚SBS改性瀝青防水層 20厚1：3水泥砂漿找平層 1：10水泥珍珠巖找坡層（找坡3%，最小處不小于20mm） 60厚保溫苯板 2厚SBS改性瀝青隔氣層 20厚1：3水泥砂漿找平層 100厚鋼筋混凝土板 15厚板底混合砂漿抹面刮大白 合計 1-4層樓面: 貼地面磚 20厚1：3水泥砂漿找平層 100厚鋼筋混凝土板 20厚板底混合砂漿抹面刮大白 合計 2.2 屋面及樓面可變荷載標準值： 不上人屋面均布活荷載標準值 樓面活荷載標準值 屋面雪荷載標準值 2.3 材料容重 梁柱密度（鋼筋混凝土） 爐渣空心砌塊 30厚EPS板 塑鋼門窗 木門 2.4 梁、柱、墻、窗、門重力荷載計算： 2.4.1 梁、柱重力荷載計算 梁、柱可根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載。計算結(jié)果見表2.1。 表2.1 梁、柱重力荷載標準值 層次 構(gòu)件 g（kN/m) Li（m） n 1-4 主梁 300×600 25 1.05 4.50 6.15 22 608.85 2740.81 次梁 250×500 25 1.05 2.25 2.80 11 69.3 柱 500×500 25 1.10 3.125 6.15 20 384.375 縱梁 300×600 25 1.05 4.50 5.80 24 626.40 6.70 8 241.20 6.60 8 237.60 1-3 柱 500×500 25 1.10 6.25 3.90 44 1072.5 1072.5 4 柱 500×500 25 1.10 6.25 4.80 44 1320 1320 注：（1）表中為考慮梁、柱粉刷重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)，g表示單位長度構(gòu)件重力荷載，n為構(gòu)件數(shù)量； （2）梁長度取凈長，柱長度取凈； （3）頂層講演廳井梁樓蓋不另作計算，將其中抽調(diào)的柱子折算成井字梁近似計算。 2.4.2 墻、窗、門重力荷載計算 墻、窗、門等可計算出單位面積上的重力荷載。 （1）墻單位面積重力荷載 內(nèi)墻單位墻面重力荷載為： 外墻單位墻面重力荷載為： （2）計算各層重力荷載代表值 1層： 外橫墻： 計算長度： 計算高度： 單跨面積（邊跨）： 單跨重量： 總重： 內(nèi)橫墻（主梁下）： 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 單跨重量： 數(shù)量： 總重： 內(nèi)橫墻（次梁下）： 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 單跨重量： 數(shù)量： 總重： 外橫墻： 中間跨：（有C-9一個） 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 重量： 外橫墻： 中間跨：（有M-3一個） 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 重量： 外縱墻：（有C-7 32個，C-8 4個，M-3 3個，門洞一個） 計算長度： 計算高度： 計算面積： 總重： 內(nèi)縱墻（有M-5十二個，M-4五個）: 長度： 高度： 面積： 總重： 衛(wèi)生間隔墻： 長度： 高度： 面積： 總重： 一層墻體總重： 2層： 外橫墻： 計算長度： 計算高度： 單跨面積（邊跨）： 總重： 內(nèi)橫墻（主梁下）： 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 數(shù)量： 13 總重： 內(nèi)橫墻（次梁下）： 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 數(shù)量： 總重： 外橫墻： 中間跨：（有C-9一個） 計算長度： 計算高度： 單跨面積： 重量： 外縱墻：（有C-7 34個，C-8 4個，門洞一個） 計算長度： 計算高度： 計算面積： 總重： 內(nèi)縱墻（有M-5 13個，M-4 6個）: 長度： 高度： 面積： 總重： 衛(wèi)生間隔墻： 長度： 高度： 面積： 總重： 二層墻體總重： 外墻面積 墻重 門重 同理，三層墻體總重1636.55kN，四層墻體總重731.25kN （3）門窗重力荷載計算： M-3玻璃門： 尺寸： 自重： 重量： M-4木門： 尺寸： 自重： 重量： M-5木門： 尺寸： 自重： 重量： C-7塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： C-8塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： C-9塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： C-10塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： C-11塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： C-12塑鋼窗： 尺寸： 自重： 重量： M-1木門： 尺寸： 自重： 重量： M-6木門： 重量： （4）重力荷載代表值計算： 1層門窗重： 2層門窗重 ： 3層門窗重： 4層門窗重： 集中于各質(zhì)點的重力荷載Gi為計算單元范圍內(nèi)樓面上的重力荷載代表值及上下各半層的墻柱等質(zhì)量，可變荷載的組合值系數(shù)取0.5，屋面可變荷載去雪載0.45kN/m2。 重力荷載計算 圖2.1 各質(zhì)點的重力荷載代表值 第三章 框架側(cè)移剛度的計算 3.1 橫向框架側(cè)移剛度計算： 梁的線剛度ib=EcIb/l，其中Ec為混凝土彈性模量，l為梁的計算跨度，Ib為梁截面慣性矩?？蚣芰旱膽T性矩應考慮樓板的作用，樓板與梁整交在一起，對梁起到有力的支撐作用，故可適當放大梁的剛度。對于一榀框架中的邊梁（即一邊有樓板），內(nèi)梁（即兩邊都有樓板）。 表3.1 橫梁線剛度計算表 3.2 柱線剛度的計算 表3.2 柱線剛度計算表 層 次 1 2-3 4 3.3 柱橫向側(cè)移剛度值計算 表3.3 各層橫向側(cè)移剛度計算 層次 類型 簡圖 數(shù)量 1 5050 邊柱 1.083 0.513 9588 4 362834 邊柱 1.469 0.568 7986 18 中柱 0.698 0.444 7290 4 中柱 0.932 0.488 8983 18 2-3 3900 邊柱 0.878 0.305 9649 4 515484 邊柱 1.172 0.369 11689 18 中柱 1.132 0.361 11421 4 中柱 1.511 0.430 13604 10 4 4800 邊柱 1.080 0.351 5960 4 371190 邊柱 1.442 0.419 8858 18 中柱 1.393 0.411 6971 4 中柱 1.859 0.482 8013 18 橫向框架層間側(cè)移剛度為 層 次 1 2-3 4 371190 515484 362834 表3.4 剛度表 由表可見，，故該框架為規(guī)則框架。 第四章 水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 4.1 橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 4.1.1 橫向自振周期的計算： 用假想位移法計算結(jié)構(gòu)自振周期：對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)基本自振周期可按下式計算： 式中：為計算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點假想位移，即假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點位移； 為結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取0.6～0.7。 對于帶屋面局部突出間的房屋，應取主體結(jié)構(gòu)頂點的位移。突出間對主體結(jié)構(gòu)頂點的影響，可按頂點位移相等的原則，將其重力荷載代表值折算到主體結(jié)構(gòu)的頂層。對框架結(jié)構(gòu)，按下列公式計算： 式中：為集中在k層樓面處的重力荷載代表值 為把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載而得的第i層的層間剪力； 為第i層的層間側(cè)移剛度； 、分別為第i、k層的層間側(cè)移； 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。 表4.1 結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算 層 次 4 8475.60 8475.60 371190 22.8 239.1 3 11235.09 19710.69 515484 38.2 216.3 2 11229.22 30939.91 515484 60.0 178.1 1 11914.67 42854.58 362834 118.1 118.1 計算基本周期，其中的量綱為m，取，則 4.1.2 水平地震作用及樓層地震剪力的計算： 本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用，即： （1）結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 （2）計算水平地震影響系數(shù) 查表得二類場地近震特征周期值， 查表得設(shè)防烈度為7 度的，則 （3）結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值 因，所以應考慮頂部附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數(shù) （4）各質(zhì)點橫向水平地震作用按下式計算： 地震作用下各樓層水平地震層間剪力為 計算過程如下表： 表4.2 各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層 次 4 17.65 8475.60 149594.34 0.329 560.43 560.43 3 12.85 11235.09 144370.91 0.318 541.69 1102.12 2 8.95 11229.22 100501.52 0.221 376.46 1478.58 1 5.05 11914.67 60169.08 0.132 224.85 1703.43 圖4.1 橫向水平地震作用及樓層地震剪力 4.1.3 多遇水平地震作用下的位移驗算： 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點位移分別按下列公式計算： 計算過程見下表，表中還計算了各層的層間彈性位移角。 表4.3 橫向水平地震作用下的位移驗算 層 次 4 560.43 371190 1.51 11.21 4800 1/2583 3 1102.12 515484 2.14 9.70 3900 1/1822 2 1478.58 515484 2.87 7.56 3900 1/1359 1 1703.43 362834 4.69 4.69 5050 1/1077 根據(jù)《抗震規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值。由表可見， 最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值1/1370<1/550,滿足規(guī)范要求。 4.1.4 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 （1）框架柱端剪力及彎矩 分別按下列公式計算： 式中：為層柱的側(cè)移剛度； 為該層柱的計算高度； 為框架柱的反彎點高度比； 為框架柱的標準反彎點高度比； 為上、下層梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值； 為上、下層層高變化時反彎點高度比的修正值。 為結(jié)構(gòu)總層數(shù)； 為該柱所在的樓層位置。 具體計算過程及結(jié)果見表。 表4.4 各層柱端彎矩及剪力計算（邊柱） 層次 4 4.8 560.13 371190 8858 13.37 1.442 0.35 22.46 41.71 3 3.9 1102.12 515484 11689 25.00 1.172 0.45 43.88 53.63 2 3.9 1478.58 515484 11689 33.53 1.172 0.45 58.85 71.92 1 5.05 1703.43 362834 7986 37.49 1.469 0.60 113.59 75.73 表4.5 各層柱端彎矩及剪力計算（中柱） 層次 4 4.8 560.13 371190 8013 12.09 1.859 0.4 23.21 34.82 3 3.9 1102.12 515484 13604 29.09 1.511 0.45 51.05 62.40 2 3.9 1478.58 515484 13604 39.02 1.511 0.50 76.09 76.09 1 5.05 1703.43 362834 8983 42.17 0.932 0.65 138.42 74.54 （2）梁端彎矩、剪力及柱軸力 分別按以下公式計算： 式中：分別表