畢業(yè)設計(論文)-華文文理綜合教學樓建筑設計及計算書

山東科技大學畢業(yè)設計（論文）PAGE99 摘要本綜合教學樓共5層，層高3.9m，建筑總高度19.5米。建筑面積約14118m2。采用鋼筋混凝土框架結構，抗震設防烈度為7度，場地類別Ⅱ類，抗震等級為三級。耐火等級為兩級。整個設計包括建筑設計和結構設計兩部分。建筑設計部分，根據(jù)建筑物的特性和要求先確定建筑物的外形。根據(jù)功能分區(qū)和流線布置劃分房間。根據(jù)設防烈度以及抗震等級來確定建筑的結構形式，然后對建筑進行柱網布置。最后對建筑進行細部的處理，從而使建筑物達到“適用、安全、經濟、美觀”的要求；繪制建筑平面圖、剖面圖、立面圖，細部詳圖和總平面圖。結構設計部分，首先根據(jù)建筑設計、工藝使用要求、材料供應情況以及場地地質條件等確定結構布置方案，然后選取一榀典型框架進行設計計算。在明確計算簡圖的前提下，進一步確定框架承受的荷載，包括恒載、屋（樓）面活載，在此基礎上進行框架內力計算（采用D值法計算風荷載和地震荷載作用下的內力，采用彎矩二次分配法計算豎向荷載作用下的內力）、內力組合、梁、柱和基礎等構件的配筋計算以及水平荷載作用下的側移驗算選取最安全的結果計算配筋并繪圖；并進行地基設計。此外還進行了結構方案中的樓梯的設計。完成了踏步板，梯段斜梁，平臺板，平臺梁等構件的內力和配筋計算及施工圖繪制。在上述工作的基礎上，采用制圖軟件AutoCAD2007和天正繪圖軟件繪制了建筑施工圖和結構施工圖。關鍵詞：鋼筋混凝土框架結構；教學樓；建筑設計；結構設計。AbstractThecomprehensiveteachingbuildinghas5floors,floorhigh3.9metersbuildingatotalheightof19.5meters,.thebuildingareaofabout14118m2.withreinforcedconcreteframestructure,seismicgrade3,seismicfortificationintensityis7degrees,thewholedesignincludingarchitecturedesignandstructuredesigntwoparts.Architecturaldesignpart,accordingtothecharacteristicsofbuildingsandaskedtodeterminetheshapeofthebuildings,fortificationintensityandseismicgradetodeterminethestructureofbuildings,thentocolumngridlayout,buildinggoodcolumngridlayoutforthesizeoftheroomisdecoratedafter,andthenaccordingtothefunctionalpartitionroomdivision,finallytodetailofthebuilding,sothatthebuildingsreach"applicable,security,economic,beautiful".Structuredesignpart,firstlyaccordingtothearchitecturaldesign,process,materialssupplyandrequirementsfortheuseofthesitegeologicalconditionsdeterminethelayoutofthestructure,andthenselectsapintypicalframeworkdesign.Intheexplicitcalculationdiagramunderthepremise,furtherdeterminingtheframeunderload,includingdeadload,liveloadhouse(floor)surface,onthebasisofcalculationofinternalforcesofframe(theDvaluemethodtocalculatethewindload,themomenttwomethodsofdistributiontocalculateverticalloadundertheactionofinternalforce,internalforce)combination,beam,columnandfoundationmemberreinforcementcalculationandwindloadunderthelateraldisplacementcalculation.Inaddition,thestructureschemeofthedesignofstair.Laddersectionofobliquebeam,andcompletedthestepplateflatpallet,platformbeamcomponentoftheinternalforceandreinforcementcalculationandconstructiondrawingsOnthebasisoftheabovework,usinggraphicssoftwareAutoCAD2007drawingconstructionplansandconstructionplans.Keywords:Reinforcedconcreteframestructure;Teachingbuilding;architecturaldesign;Structuredesign.目錄1建筑設計……………………11.1設計資料………………11.1.1工程概況………11.1.2設計資料………11.1.3設計要求………21.2總平面設計…………31.2.1設計要求…………31.2.2設計內容…………31.3建筑平面設計…………41.3.1建筑平面布置……………………41.3.2功能分區(qū)…………41.3.3房間的布置………41.3.4交通聯(lián)系部分的布置……………81.3.5防火措施……………………91.4建筑立面設計…………101.4.1立面設計的基本要求…………111.4.2立面設計的主要形式…………111.4.3立面設計的主要做法…………121.5建筑剖面設計………131.5.1剖面設計基本要求……………131.5.2樓梯的設計……………………151.6細部構造設計………171.6.1散水……………171.6.2變形縫………171.6.3勒腳構造………191.6.4樓、地面…………191.6.5女兒墻…………211.6.6門、窗…………212結構設計……………………222.1設計資料……………222.2結構布置及計算簡圖的確定………222.2.1選擇承重方案…………………222.2.2截面尺寸估算…………………222.2.3結構計算簡圖…………………243板及次梁的計算…………263.1板的設計……………263.1.1荷載統(tǒng)計………263.1.2雙向板內力及配筋計算………263.2次梁的設計………293.2.1荷載設計值……………………293.2.2計算簡圖………303.2.3內力計算………303.2.4承載力計算……………………304框架設計……………324.1荷載統(tǒng)計……………324.1.1恒荷載計算…………………324.1.2活荷載計算…………………354.1.3風荷載計算……………………354.1.4重力荷載代表值計算…………364.2豎向荷載作用下框架內力計算……384.2.1橫向框架線剛度計算…………394.2.2恒荷載作用下內力值計算……404.2.3活荷載作用下內力值計算……464.3水平荷載作用下框架內力計算……544.3.1橫向水平地震作用下框架的內力和側移計算………………554.3.2風荷載作用下框架的內力和側移計算………605框架內力組合……………655.1結構抗震等級…………………655.2框架梁內力組合…………………655.2.1作用效應組合………………665.2.2承載力抗震調整系數(shù)………665.2.3梁內力組合表………………665.2.4跨間最大彎矩………………685.3框架柱內力組合…………………676框架截面設計……………686.1梁的截面設計……………………686.1.1正截面設計………………696.1.2斜截面設計…………………706.2柱的截面設計…………716.2.1正截面設計…………………716.2.2斜截面設計…………………737樓梯設計………………757.1設計資料…………757.2梯段板設計………757.2.1確定踏步板厚度……………757.2.2荷載計算……………………757.2.3截面設計……………………767.3平臺板設計………767.3.1荷載計算………………777.3.2截面設計…………………777.4平臺梁設計……………………777.4.1確定尺寸………………777.4.2荷載計算……………………777.4.3截面設計………………778雨篷計算……………798.1設計資料…………798.2雨篷的抗彎強度計算……………798.3雨篷梁計算………808.3.1雨篷梁抗彎計算……………808.3.2雨篷梁抗剪抗扭計算………818.3.3雨篷的抗傾覆驗算…………839基礎計算………………849.1荷載設計值………849.2獨立基礎設計…………………859.2.1基礎基本資料…………859.2.2獨立柱基礎設計……………869.3聯(lián)合基礎設計………92參考文獻………………97致謝………………………981建筑設計1.1設計資料1.1.1工程概況1、工程名稱：華文文理綜合教學樓2、建設單位：山東科技大學3、建設場地：擬建場地在風光秀麗的珠山腳下，環(huán)山依勢而就，周圍景色優(yōu)美，富有學術氣氛，具體建設場地可現(xiàn)場考察。4、建設規(guī)模：建筑層數(shù)主體結構為五層，首層建筑面積為2454平方米，標準層建筑面積每層1889平方米，總建筑面積14118m2，由普通教室、多功能大教室、實驗室、辦公室、服務用房、學術報告廳組成。5、結構類型：混凝土框架結構，主體結構5層，無地下室。1.1.2設計資料(1)氣象條件所建地為青島市黃島經濟開發(fā)區(qū)，氣候條件參考青島市地區(qū)的氣候，如下：1、主導風向：年平均風速為5.2米/秒，以東南風為主導風向；基本風壓值為0.5kN/m2。2、基本雪壓:年平均降雪日數(shù)只有10天。最大積雪深度190mm；基本雪壓值為0.25kN/m2。3、年降雨量：青島市降雨量年平均值680.5mm，全年雨量集中在7、8月份，兩個月的平均降雨量303.1mm，全年總降雨量的45％。整個冬季平均降雨量34mm，12月份雨量最少，僅為9.8mm。4、青島多年平均凍土深度為30mm，土壤最大凍結深度400mm。(2)工程地質條件1、擬建場區(qū)地形較平坦，地貌類型單一，雖存在軟弱地層，但未發(fā)現(xiàn)其它不利于場地穩(wěn)定性的不良地質現(xiàn)象。擬建場區(qū)場地穩(wěn)定性良好，建筑適宜性良好。其工程地質條件如下圖所示。圖1.1工程地質條件剖面圖2、地下水對混凝土結構具弱腐蝕性;在長期浸水的條件下，對鋼筋混凝土中鋼筋具微腐蝕性;在干濕交替的條件下，對鋼筋混凝土中鋼筋具微腐蝕性。土對建筑材料具微腐蝕性。3、青島開發(fā)區(qū)抗震設防烈度為7度，設計地震分組為一組，設計基本地震加速度值為0.05g，特征周期為0.35s；綜合判定擬建場地類別為Ⅱ類。擬建場區(qū)為建筑抗震一般地段。1.1.3設計要求1、總平面設計：合理布置建筑主、次入口；解決好人流、車流；盡可能考慮室外停車；滿足建筑物防火間距及消防通道要求。2、平面設計：合理確定平面柱網尺寸；布置房間；確定樓梯數(shù)量、位置及形式；滿足室內采光、通風要求。3、剖面設計：確定合理層高，給出樓面、屋面、墻身工程的做法。4、立面設計：建筑風格、造型簡約為主，符合教學樓的氣息。1.2總平面設計1.2.1設計要求總平面設計標示了擬建建筑建設用地范圍、道路及建筑紅線位置、用地及四鄰有關地形、地物、周邊市政道路的控制標高。明確擬建建筑工程的位置及室內外設計標高。場地道路、廣場、停車位布置及地面雨水排水方向?？偲矫嬖O計作為擬建建筑施工定位、土方施工以及做施工平面圖的主要依據(jù)。總平面圖布置，應滿足以下要求：1、作為綜合教學樓，選擇環(huán)境適宜且安靜的場地，為學習辦公創(chuàng)造條件；2、學生集中上下課時，應確保人流暢通，不擁擠；3、注意日照及通風條件，建筑場地應盡可能使建筑獲得良好朝向；4、預留活動、綠化場地；1.2.2設計內容1、擬建建筑與周圍建筑的距離建筑物之間的距離主要應根據(jù)日照、通風等衛(wèi)生條件與建筑防火安全要求來確定。對于大多數(shù)的民用建筑，日照是確定房屋間距的主要依據(jù)，但有的建筑由于所處的環(huán)境不同，以及使用功能要求不同，房間間距也不同，如教學樓間距要求應大于或等于2.5H，而最小間距不小于12m。本設計的建筑高度H=19.5m，所以，本建筑與圖書館之間的間距不小于h=2.5H=48.75m。2、擬建建筑的主入口、次入口根據(jù)建筑物的朝向和在學校的總體位置，其主要人流是由東面和南面進入，由于所建結構東面是學校主樓，而南邊是校園主道路，綜合考慮安全因素，本設計將主要入口設在建筑南面，符合人性化安全設計概念，由于東面部分是公路，故設一個次入口，而西面部分較空曠，故也設一個次入口，妥善組織人流疏通，避免擁擠。3、擬建建筑周圍停車車位的設置在建筑規(guī)范中，對一般以停小型車為主的停車場有以下規(guī)定，車位尺寸多采用2.5～2.7×5～6的尺寸，而單車道回轉車道寬度不小于3.5米，雙車道不少于5米。本設計在南面設置兩排停車位，停車位的尺寸設為2.7m×6.0m，一共設停車位的數(shù)量有30個。4、消防通道的設置《建筑設計防火規(guī)范》（2012版）中規(guī)定：街區(qū)內的道路應考慮消防車的通行，其道路中心線間的距離不宜大于160m。當建筑物沿街道部分的長度大于150m或總長度大于220m時，應設置穿過建筑物的消防車道。當確實有困難時，應設置環(huán)形消防車道。消防車的長、寬、高是影響消防車道通行能力的一個決定性因素，一般消防車的長度均大于或接近10m，高度近4m，寬度近2.5m。所以本設計設置消防通道寬5m，環(huán)建筑設計。本工程總建筑面積為14118m2，該建筑整體位于學校西北方位，東鄰學校主樓，南鄰圖書館，擬建場地位于主要的辦公教學區(qū)域；學習氛圍相對濃厚，位置優(yōu)越；擬建建筑主入口朝南，建筑整體為坐北朝南，辦公室設在四樓西面；在建筑主體周圍進行了綠化設計，使建筑與周圍環(huán)境融為一體；還設置了小型的廣場和停車場，供學生老師活動和停車使用。從本建筑總平面圖中可看出，在進行總平面設計時，既滿足了布置足夠寬敞、便利的交通路線，又避免了出現(xiàn)過大的場地，以免引起人流過分集中，破壞教學樓的安靜環(huán)境。結合該擬建場地較大，而實際擬建建筑面積較小的狀況，在建筑周圍可盡量多地布置綠地，并設置較大的寬闊場地，便于人流的分散和集中，合理的利用空間，使設計更趨近人性化的要求，總平面布置見建筑施工圖。1.3建筑平面設計1.3.1建筑平面布置建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各個部分的組織關系。在平面設計中，始終需要從建筑整體空間組合的效應來考慮，緊密聯(lián)系建筑剖面和建筑立面，分析剖面、立面的可能性和合理性；也就是說，我們從平面設計入手，但是要著眼于建筑空間的組合。各種類型的民用建筑，從組合平面各部分面積的使用性質來分析，主要可歸納為使用部分和交通聯(lián)系部分兩大類：使用部分是指主要使用活動和輔助使用活動的面積，即各類建筑物中的使用房間和輔助房間。交通聯(lián)系部分是指建筑物中各個房間之間、樓層之間和房間內外之間聯(lián)系通行的面積，即各類建筑物中的走廊、門廳、過道、樓梯、電梯等占的面積。1.3.2功能分區(qū)教學辦公教學樓的特點是教學與辦公融為一體，且又不相互干擾。即保證了學生的上課質量，又使老師的辦公不受噪聲的干擾。依據(jù)“主出入口迎合主要人流，避免人流混雜”的原則，綜合考慮學生的流動，在教學辦公樓的四周都設有出入口，主出入口設在南面，其余為次出入口。1.3.3房間的布置(1)主要房間的布置1、房間形狀的確定在具體的設計中，房間的形狀應從使用要求、結構形式與結構布置、經濟條件、美觀大方等方面綜合要求，選擇合適的房間形狀。本設計房間主要采用矩形，主要原因有：（1）矩形平面體型簡單，墻體平直，便于設備的安排，使用上能充分利用室內有效面積，有較大靈活性；（2）結構布置簡單，便于施工；（3）矩形平面便于統(tǒng)一開間、進深，有利于平面以及空間的組合；2、房間尺寸的確定房間的開間和進深在初步確定房間的形狀之后進行，一般應綜合考慮以下幾個方面：（1）滿足設備布置及人們的活動要求；（2）滿足視聽要求；（3）良好的天然采光；（4）經濟合理的結構布置；（5）符合建筑模數(shù)協(xié)調統(tǒng)一標準的要求。對于不同功能的房間，其尺寸是不同的，確定方法也不相同。根據(jù)房間的容納人數(shù)及面積定額就可以得出房間的總面積。部分民用建筑房間面積定額參考指標見表1.1表1.1部分民用建筑房間面積定額參考指標類型房間名稱面積定額（m2/人）備注中學普通教室不小于1.39—辦公樓一般辦公室3.5不包括走道會議室0.5無會議桌2.3有會議桌教室平面尺寸的確定取決于黑板及課桌椅的排列與布置，其布置原則如下：（1）為防止第一排座位距黑板太近，垂直視角太小，第一排座位距黑板的距離必須不小于2000mm，以保證垂直視角大于45°；（2）為防止最后一排座位距黑板太遠，影響學生的視覺和聽覺，后排距黑板的距離不宜大于8500mm；（3）為避免學生過于斜視而影響視力，水平視角應不小于30°；（4）教室后部應設置不小于600mm的橫向走道。根據(jù)上述原則，首先確定柱網尺寸，根據(jù)課桌椅排距，同時為保證所需最小尺寸及符合模數(shù)的要求，教室開間尺寸定為9.6m，進深13.8m；階梯教室開間16.8m，進深16.8m。教師辦公室的平面布置宜有利于備課及教學活動，并且應盡量與教學區(qū)分開，避免動靜分區(qū)不明確，造成干擾。本教學樓教師辦公室統(tǒng)一設在第四層。每個教師的使用面積不宜小于3.5m2。本設計根據(jù)以上規(guī)范要求，設計各房間尺寸、面積見表1.2。表1.2房間尺寸、面積的布置房間類型房間尺寸（m）房間面積（mm2）數(shù)量（間）教室9.6m×13.8m132.4830實驗室9.6m×16.7m160.325多媒體活動室16.8m×16.8m282.241會議室16.8m×16.8m282.241辦公室9,6m×6.9m66.2418儲藏室9.6m×6.9m66.242大廳9.6m×16.7m160.321多媒體教室9.6m×13.8m132.4810廁所3.9m×9.6m37.44203、門的布置房間門的作用是供人出入和各方間的交通聯(lián)系，有時也兼采光和通風。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》有關規(guī)定：第5.3.1公共建筑和商場建筑安全出口的數(shù)目不應少于2個。在公共建筑和通廊式居住建筑中，當房間使用人數(shù)超過50人，或者面積超過60m2時，至少需設兩個門。民用建筑的疏散門還有有以下要求：建筑中的疏散走道、安全出口、疏散樓梯以及房間疏散門的各自總寬度應經計算確定。安全出口、房間疏散門的凈寬度不應小于0.9m，疏散走道和疏散樓梯的凈寬度不應小于1.1m。本設計各教室均采用兩個門，辦公室采用一個門。門的數(shù)量與總寬度按照每100人600mm寬計算，教室采用兩個雙扇門，其寬度采用1500mm。4、窗的布置門窗位置的確定應滿足以下要求：（1）門窗位置盡量使墻面完整，便于家具設備布置和合理組織人行通道；（2）門窗位置應有利于采光通風；（3）門的位置應方便交通，利于疏散。教室設計為避免窗扇開啟時占用室內空間，大多數(shù)的窗采用推拉方式；辦公室設計為使走廊平整，大多數(shù)門采用內開式。為獲得良好的天然采光，保證房間足夠的照度值，房間必須開窗。窗口面積大小主要根據(jù)房間的使用要求、房間面積、及當?shù)厝照涨闆r等因素來考慮。設計時可根據(jù)窗地面積比（窗洞口面積之和與房間地面面積比、進行窗口面積的估算。其具體步驟為：（1）查窗地面積比，查得普通教室、辦公室為1/6，廁所為1/10；（2）根據(jù)房間面積計算窗洞口面積；（3）確定洞口尺寸（考慮模數(shù)的要求）。根據(jù)上述步驟，窗的計算面積見表1.3。(2)輔助房間的布置1、教室休息室根據(jù)每層教師上課人數(shù)所需要的基本休息及活動空間，其進深尺寸一般與相鄰房間相同，教師休息室的使用面積不小于12m2。表1.3窗的計算面積房間種類房間面積窗地面積比窗戶面積窗的尺寸窗的數(shù)量實際面積教室132.481/622.085.4×2.1222.68實驗室132.481/622.085.4×2.1222.68多媒體教室132.481/622.085.4×2.1222.68多媒體活動室282.241/647.045.4×2.12.1×2.11.5×2.131147.58表1.3續(xù)會議室282.241/647.045.4×2.12.1×2.11.5×2.131147.58辦公室66.241/611.045.4×2.1111.34儲藏室66.241/611.045.4×2.1111.34廁所37.441/103.7442.1×2.114.412、衛(wèi)生間衛(wèi)生間包括廁所和盥洗間兩部分，廁所與盥洗間應分開設置，設前室或有遮擋措施，其面積及尺寸的確定，應根據(jù)所需衛(wèi)生器具的數(shù)量及平面布置，按如下原則考慮：（1）衛(wèi)生器具數(shù)量的確定。女生廁所按每30人設一個大便器，男生廁所則按每60人設一個大便器及一個小便器；男女衛(wèi)生間均按每100人設一個洗手盆；（2）衛(wèi)生器具的平面布置。各大便器之間應設置隔斷，其高度為1.5m～1.8m；隔間尺寸：設外開門廁所0.6m×1.8m。單廁所隔間至對面墻面的凈距離及單間廁所隔間至對面小便器或槽外沿的凈距離大于1.5m，第一具洗臉盆水龍頭與墻面凈距不應小于0.55m，并列洗臉盆水龍頭中心距不應小于0.7m，雙側并列洗臉盆水龍頭中心距不應小于1.8m；廁所均應設置污水池和地漏，應采用水沖式廁所，并應設置排氣管道。1.3.4交通聯(lián)系部分的布置1、門廳門廳是教學樓的主要出入口，是聯(lián)系走道、樓梯，接納及疏導人流的交通樞紐，門廳應處于總平面中明顯而突出的位置，一般應面向主干道，使人流出入方便，且門廳對外出口的寬度按防火規(guī)范的要求，不得小于通向該門廳的走道、樓梯寬度的總和。外門的開啟方向一般宜向外或采用彈簧門。其面積根據(jù)出入學生人數(shù)確定，一般為0.06～0.08m2/人，其開間及進深尺寸根據(jù)所需面積及相鄰房間尺寸進行調整確定。本設計采用外開啟的外門，其門廳面積為160.32m2，滿足規(guī)范要求。2、走廊走廊是水平交通空間，它聯(lián)系著各個房間，其寬度應考慮人流通行、安全疏散和空間感受，其凈寬度：內廊不應小于2100mm，外廊不應小1800mm，且根據(jù)所要求耐火等級及疏散要求，其凈寬度不應小于1.00m/100人，兩者取大值。外廊欄桿（或欄板、的高度，不應低于1100mm。本設計疏散人數(shù)為230人，計算其凈寬為2350mm，按內廊不應小于2350mm要求，設計走廊凈寬為3000mm。3、樓梯間樓梯是用于聯(lián)系上下層空間及人流疏散的，其數(shù)量、形式、寬度、長度及坡度的確定，決定了樓梯間的使用面積和平面尺寸，其確定原則如下：樓梯數(shù)量應根據(jù)疏散要求確定，一般情況下應設置2~3部樓梯。樓梯凈段寬度應滿足方便及安全疏散要求，其最小寬度不應小于1.10m，一般每股人流所需寬度不應小于700mm，至少應考慮兩股人流，且總寬度按疏散人數(shù)最多的一層人數(shù)計算，不應小于1.00m／100人，兩者取大值。梯段的凈寬度大于3000mm時宜設中間扶手。樓梯總踏步數(shù)根據(jù)樓梯層高及踏步高度確定，踏步高度一般取150mm。樓梯段長度根據(jù)樓梯踏步數(shù)及踏步寬度確定，踏步寬度不得小于260mm，一般取300mm。每段樓梯的踏步不得多于18級，并不應小于3級。按上述原則確定的樓梯踏步應滿足樓梯坡度的要求，不應大于30°。樓梯休息平臺的凈寬度不應小于相應的梯段凈寬度，樓梯井的寬度不應大于200mm。1.3.5防火措施民用建筑的安全疏散距離應符合下列要求。1、直接通向公共走道的房間門至最近的外部出口或封閉樓梯間的距離，應符合表1.4的要求。表1.4安全防火距離名稱房門至外部出口或封閉樓梯間的最大距離m位于兩個外部出口或者樓梯間之間的房間位于袋形走道兩側或盡端的房間耐火等級耐火等級一、二三級四級一、二三級四級學校3530—2220—2、房間的門至最近的非封閉樓梯間的距離，如房間位于兩個樓梯間之間時，應按表1-2減少5.00m；如房間位于袋形走道或盡端時，應按表1-2減少2.00m。樓梯間的首層應設置直接對外的出口，當層數(shù)不超過四層時，可將對外出口設置在離樓梯間不超過15m處。3、不論采用何種形式的樓梯間，房間內最遠一點到房門的距離，不應超過表1.4中規(guī)定的袋形走道兩側或盡端的房間從房門到外部出口或樓梯間的最大距離。1.4建筑立面設計體型和立面設計著重研究建筑物的體量大小、體型組合、立面及細部處理等。在滿足使用功能和經濟合理性的前提下，運用不同的材料、結構形式、裝飾細部、構圖方法等創(chuàng)造出預想的意境，從而不同程度地給人以莊嚴、輕快、親切的印象，加上建筑物體型龐大，與人們的目光接觸頻繁，因此具有獨特的表現(xiàn)力和感染力。鋼筋混凝土框架結構由于墻體僅起圍護作用，這就給空間處理賦予了較大的靈活性?？蚣芙Y構的立面開窗較自由，即可形成大面積獨立窗，也可形成帶形窗，甚至底層可以全部取消窗間墻而形成全部通透的形式?？蚣芙Y構具有簡潔、明快、輕巧的外部形象。隨著現(xiàn)代新結構、新材料、新技術的發(fā)展，給建筑外形設計提供了更大的靈活性和多樣性。特別是各種空間結構的大量運用，更加豐富了建筑的外觀形象，使建筑造型千姿百態(tài)。1.4.1立面設計的基本要求建筑本身就是構成城市空間和環(huán)境的重要因素，它不可避免地受到城市規(guī)劃、基地環(huán)境的某些制約，另外，任何建筑都必須坐落在一定的基地環(huán)境之中，要處理的協(xié)調統(tǒng)一，與環(huán)境融合一體，就必須和環(huán)境保持密切的聯(lián)系。所以建筑基地的地形、地質、氣候、方位、朝向、形狀、大小、綠化以及與原有建筑物的關系等，都對建筑外部形象有極大的影響。建筑體型和立面設計是整個建筑設計的重要組成部分。外部體型和立面反映了內部空間的特征，但不能認為體型和立面設計只是內部空間的最后加工，是建筑設計完成后的最后處理，而應予平、剖面設計同時進行，并貫穿于整個設計的始終。建筑立面是由許多部件組成的，這些部件包括門窗、陽臺、雨篷、勒腳等。立面設計就是恰當?shù)拇_定這些部件的尺寸大小、比例關系以及材料色彩等。通過形的變換、面的虛實對比、線的方向變化等，以求得外形的統(tǒng)一與變化和內部空間與外形的協(xié)調統(tǒng)一。建筑立面是為了滿足施工要求而按正投影繪制的，分別為正立面、背立面、和側立面，在每個立面的處理時考慮了幾個面的相互協(xié)調和鄉(xiāng)鄰面的銜接以取得統(tǒng)一。立面處理時在符合功能要求和結構要求上，對建筑空間造型的進一步深化，因此建筑外形運用了建筑物構件的直接效果。對房屋外部形象的設計要求，有以下幾個方面：1、反映建筑功能要求和建筑類型的特征；2、結合材料性能、結構構造和施工技術的特點進行；3、掌握建筑標準和相應的經濟指標；4、適應基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的群體布置；5、符合建筑造型和立面構圖的一些規(guī)律。1.4.2立面設計的主要形式1、立面的虛實與凸凹建筑立面中虛的部分是指窗、空廊、凹廊等，給人以輕巧、通透的感覺，實得部分主要是指墻、柱、屋面、欄板等，給人以厚重封閉的感覺。建筑外觀的虛實關系主要是由功能和結構要求決定的，充分利用這兩方面的特點巧妙的處理虛實關系，可以獲得輕巧、生動、堅實、有力的外觀形象。該擬建建筑采用虛實結合、凸凹有致的立面形式，給人以與大自然融合的感覺。2、立面的線條處理任何線條本身具有一種特殊的表現(xiàn)力和多種造型的功能。本建筑物在各樓層之間設計了隔線，不僅給人一種層次疊加的感覺而且能夠使人感覺到舒服與連續(xù)，寧靜與親切。建筑立面中的外露柱子又形成了自然的垂直線，給人一種挺拔、高聳、向上的感覺。3、立面的色彩與質感建筑外形色彩設計包括大面積墻面的基調色的選擇和墻面上不同色彩的構圖等兩方面。設計中應注意以下幾點：（1）色彩處理必須和諧統(tǒng)一且富有變化，在用色上可采用大面積基調色為主，局部運用其他色彩相配合使用從而突出重點。如本設計中基調色為磚紅色瓷磚飾面，而在磚紅色瓷磚飾面中間點綴灰色不規(guī)則瓷磚飾面，富有一種凌亂美。（2）色彩的運用必須與建筑物性質相一致。由于色彩在人們心理上有不同的反應。因此選擇色彩應考慮建筑物的性質，適當體現(xiàn)建筑物的性格。本教學辦公建筑采用磚紅色基調，富有深厚的文化底蘊，并增強建筑物樸素、莊嚴的氣氛。1.4.3立面設計的主要做法由于材料的質感不同也會給人不同的感覺，因此在不同的立面部分設計不同的建筑材料，外墻用磚紅色瓷磚裝飾，大廳柱子用灰漿抹灰裝飾。建筑立面圖見圖1.2。圖1.2建筑正立面及做法1.5建筑剖面設計剖面設計確定建筑物各部分高度，建筑層數(shù)，建筑空間的組合與利用，以及建筑剖面中的結構、構造關系等。它與平面設計是兩個不同的方面反映建筑物內部空間的關系。平面設計著重解決內部空間的水平方向上的問題，而剖面設計主要研究豎向空間的處理，兩個方面同樣都涉及到建筑的使用功能、技術經濟條件、周圍環(huán)境等問題。房間的剖面形狀主要是根據(jù)使用要求和特點來確定，同時也要結合具體的物質技術、經濟條件及特定的藝術構想考慮，使之既滿足使用又能達到一定的藝術效果。1.5.1剖面設計基本要求剖面設計本著矩形剖面簡單、規(guī)整、便于豎向空間的組合，容易獲得簡潔而完整的體型，結構簡單，方便施工的原則進行。即使有特殊要求的房間在盡可能滿足使用要求的前提下，也優(yōu)先考慮矩形剖面房間層高的確定，首先要滿足人體活動及家具設備的要求，為此房間的凈高必須大于2.2m；其次房間的高度要有利于天然采光和自然通風；第三，房間高度受結構高度及其布置的影響；第四，要考慮建筑經濟效果，層高是影響建筑造價的一個重要因素，第五，空間比例關系應給人適宜的空間感受。建筑剖面的組合形式，主要由建筑物中各類房間的高度和剖面形狀、房屋的使用要求和結構布置特點等因素決定的。1房間的剖面形狀房間的剖面形狀主要是根據(jù)使用要求和特點來確定，同時也要結合具體的物質技術、經濟條件及特定的藝術構想考慮，使之既滿足使用又能達到一定的藝術效果。建筑剖面圖見圖1.3。圖1.3建筑剖面圖（2）房間的層高房間的剖面設計，首先需要確定房間的凈高和層高。房間的凈高使之樓地面到結構層（梁、柱）地面或頂棚下表面之間的距離。層高是指該層樓地面到上一層樓面之間的距離。房間的高度恰當與否，直接影響到房間的使用、經濟以及室內空間的藝術效果，在通常情況下，房間高度的確定主要考慮以下幾個方面：（1）人體活動的要求房間的凈高與人體活動尺度有很大的關系。為保證人們的正?；顒?，一般情況下，室內最小凈高應使人舉手不接觸到頂棚為宜。為此房間凈高應不低于2.2m。不同類型的房間，由于使用人數(shù)不同、房間面積大小不同，對房間的凈高要求也不同。辦公室使用人數(shù)少、面積不大，有無特殊要求，故凈高較低，常取2.8-3.0m,但不應小于2.4m；教室使用人數(shù)多，面積相應增大，凈高宜高一些，一般常取3.30-3.60m；公共建筑的門廳是接納、分配人流及聯(lián)系各部分的交通樞紐，也是人們活動的集散地，人流較多，高度可較其它房間適當提高。（2）采光、通風要求房間的高度應有利于天然采光和自然通風，以保證房間必要的生活及衛(wèi)生條件。當房間允許兩側開窗時，房間的凈高不小于總深度的1/4。房間的通風要求，室內進出風口在剖面上的高低位置，也對房間的凈高有一定的影響。除此以外，容納人數(shù)較多的公共建筑，應考慮房間的正常氣容量，保證必要的衛(wèi)生條件。本設計進深為9.6m，層高為3.9m，凈高為3.82m，滿足房間的凈高不小于深度的1/4的要求。（3）建筑經濟效果層高是影響建筑造價的一個重要因素。因此，在滿足使用要求和衛(wèi)生要求的前提下，適當降低層高可相應減小房屋的間距，節(jié)約用地，減輕房屋自重，改善結構受力情況，節(jié)約材料。①室內外地面高差的確定為防止室外雨水流入室內、墻身受潮及室內潮氣太大，建筑物底層地面應高出室外地面至少0.15m，同時，考慮建筑物可能產生的沉降及其整體效果，本設計室內外高差設為0.450m。②房間凈高的確定本設計不考慮吊頂，則房間的凈高為地面至樓地板底面之間的垂直高度，房間的凈高根據(jù)房間的功能不應低于下列數(shù)值：教室3.40m，教師休息室、辦公室、門廳、休息廳3.10m，衛(wèi)生間2.80m。本設計采用凈高：教室3.82m，衛(wèi)生間為3.82m，門廳為3.82m，辦公室為3.82m。③窗臺、黑板、講臺及門高度的確定窗臺高度不宜低于800mm，并不應高于1000mm，考慮布置在窗臺底下的散熱器尺寸，一般取900mm，但樓梯間的窗戶位置受結構梁及休息平臺的限制，一般位于結構梁上；門的高度不應小于2100mm。本設計采用窗臺高度900mm，窗戶高度取2100mm，門的高度取2100mm。④層高的確定本設計首層教室層高為3.9m。1.5.2樓梯的設計1、樓梯的設計要求樓梯在剖面中的位置，是和樓梯在建筑平面中的位置以及建筑平面的組合關系密切聯(lián)系在一起的，它作為建筑空間豎向聯(lián)系的主要部件，其位置應明顯，起到提示引導人流的作用，并要充分考慮其造型美觀，人流通行順暢，行走舒適，結合堅固，防火安全，同時還應滿足施工和經濟條件的要求。因此，需要合理的選擇樓梯的形式、坡度、材料、構造做法，精心的處理好其細部構造。需要指出的是，為減少疲勞，梯段的踏步步數(shù)一般不宜超過18級，但也不宜少于3級，因為步數(shù)太少不易為人們察覺，容易摔倒。2、樓梯尺寸（1）踏步尺寸樓梯的坡度在實際應用中均有踏步高寬比決定。踏步的高寬比需根據(jù)人流行走的舒適、安全和樓梯間的尺度、面積等因素進行綜合權衡。常用的坡度為1：2左右。踏步的高度，成人以150mm左右較適宜，不應高于175mm。踏步的寬度（水平投影寬度、以300mm左右為宜，不應窄于260mm。該教學辦公樓的樓梯踏步的高度取為150mm，踏步的寬度取為300mm。能夠滿足規(guī)定，該設計較為合理。樓梯踏步的踏步高和踏步寬尺寸一般根據(jù)經驗數(shù)據(jù)確定，見表1.5表1.5踏步常用高度尺寸名稱住宅幼兒園商場醫(yī)院劇院、會堂踏步高h（mm）150～175120～150140～160120～150120～150踏步寬b（mm）260～300260～280280～340300～350300～350（2）梯段尺度梯段尺度分為梯段寬度和梯段長度。梯段寬度應根據(jù)緊急疏散時要求通過的人流股數(shù)多少確定。每股人流按500-600mm寬度考慮。同時，需滿足各類建筑設計規(guī)范中對梯段寬度的限定，如住宅≥1100mm，公共建筑≥1300mm等。梯段長度L、則是每一梯段的水平長度，其值為L=b(N-1)，其中b為踏面水平投影步寬，N為梯段踢面數(shù)。（3）平臺寬度平臺寬度分為中間平臺寬度D1和樓梯平臺寬度D2，對于平行和折行多跑等類型樓梯，其轉向后的中間平臺寬度應不小于梯段寬度，以保證通行與梯段同股數(shù)人流。對于直行多跑樓梯，其中間平臺寬度可等于梯段寬，或者≥1000mm。（4）梯井寬度其寬度以60-200mm為宜。（5）樓梯尺寸計算1）根據(jù)層高H和初選步高h定每層踢面數(shù)N,N=H/h。N以偶數(shù)為宜，當其為奇數(shù)或非整數(shù)時，可調整步高h；2）根據(jù)步數(shù)N和初選步寬b決定梯段水平投影長度L，；3）確定是否設梯井C；4）根據(jù)樓梯間凈寬A和梯井寬C確定梯段寬度a，a=(A-C)/2，同時檢查其是否滿足緊急疏散時人流股數(shù)要求；5）根據(jù)初選中間平臺寬D1（D1≥a）、和樓梯平臺寬D2（D2≥a、以及L檢驗樓梯間進深井長度B，D1+L+D2=B。不滿足時再對各值進行調整，直至滿足要求。（6）欄桿扶手尺寸一般不小于900㎜，供兒童使用的樓梯應在500-600㎜高度增設扶手。（7）樓梯凈空高度樓梯各部位的凈空高度應保證人流通行，一般要求不小于2000mm，梯段范圍內凈空高度宜大于2200mm。根據(jù)上述規(guī)定，本設計采取：樓梯間的寬度為4.5m，層高為4.2m，取踏步高度150mm，踏步寬度300mm，故可以計算得：梯段總踏步數(shù)為28個，梯段長度為3900mm；取梯井寬度為200mm，所以，梯段寬度為3900mm，取平臺板寬3000mm。 1.6細部構造設計1.6.1散水房屋四周可采取散水或明溝排除雨水。當屋面為有組織排水時一般設明溝或暗溝，也可設散水。屋面為無組織排水時一般設散水，但應加滴水磚帶。散水的做法通常是在素土夯實上鋪三合土、混凝土等材料，厚度60～70mm，散水應設不小于3％的排水坡。散水寬度一般0.6～1.0m。本設計采用600mm的散水寬度，在素土夯實上鋪70mm厚的C10混凝土，其上在抹15mm厚的水泥砂漿。1.6.2變形縫由于溫度變化、地基不均勻和地震因素的影響，使建筑物發(fā)生裂縫或破壞。故在設計時應考慮變形縫的設計，變形縫包括溫度伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。三縫的設計原則為：盡量不設，設盡量三縫合一，防震縫最寬。1、沉降縫設置原則要滿足建筑物各部分在垂直方向的自由沉降變形，故應將建筑物從基礎到頂面全部剖斷開。2、防震縫設置原則近年來國內一些高層建筑一般通過調整平面形狀和尺寸，并在構造上以及施工時采取些措施，盡可能不設伸縮縫、沉降縫和防震縫。不過，遇到下列情況，還應設置防震縫，將整個建筑劃分成若干個簡單的獨立單元：（1）平面形狀、局部尺寸或者立面形狀不符合規(guī)范的有關規(guī)定，而又未在計算和構造上采取相應措施時；（2）房屋長度超過規(guī)定伸縮逢最大間距，又無條件采用特殊措施而必須設置伸縮縫時；（3）地基土質不均勻，房屋各部分的預計沉降量（包括地震時的沉陷）相差過大，必須設置沉降縫時；（4）房屋各部分的質量或結構抗側移剛度大小懸殊時。表1.6伸縮縫的最大間距結構體系施工方法最大間距（m）框架結構現(xiàn)澆55剪力墻結構現(xiàn)澆45注：①框架—剪立墻的伸縮縫間距可根據(jù)結構的具體布置情況取表中框架結構與剪力墻結構之間的數(shù)值；②當屋面無保溫或隔熱措施、混凝土的收縮較大或室內結構因施工外露時間較長時，伸縮縫間距適當減??；③位于氣候干燥地區(qū)、夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結構，伸縮縫的間距宜適當減少。對于鋼筋混凝土結構房屋的防震縫最小寬度，一般情況下，應符合《抗震規(guī)范》所作的如下規(guī)定：①框架房屋，當高度不超過15m時，可采用70mm；當超過15m時，6度、7度、8度和9度相應每增高5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm；②框架—抗震墻房屋的防震縫寬度，可采用第①條數(shù)值的70％，抗震墻房屋可采用第①條數(shù)值的50％,且均不宜小于70mm。3、伸縮縫設置原則為防止建筑構件因溫度變化、熱脹冷縮使房屋出現(xiàn)裂縫或破壞，在沿建筑物長度方向相隔一定距離預留垂直縫隙。這種因溫度變化而設置的縫叫做溫度縫或伸縮縫。結構設計規(guī)范對磚石墻體伸縮縫的最大間距有相應的規(guī)定，一般為50-70mm。伸縮縫是從基礎頂面開始，將墻體、樓板、屋頂全部構件斷開，因為基礎埋于地下，受溫度影響較小，因此不必斷開。經上述規(guī)定,結合黃島本地區(qū)的實際地質情況，只取伸縮縫即滿足要求，本建筑的變形縫縫寬取100mm。1.6.3勒腳構造勒腳是外墻的墻角，它和內墻角一樣，受到土壤中水分的侵蝕，應做相同的防潮層。同時，它還受地表水、機械力等的影響，所以要求墻腳更加堅固耐久和防潮。另外，勒腳的做法、高矮、色彩等應結合建筑造型，選用耐久性高的材料或防水性能好的外墻飾面。本建筑設計采用的構造做法：勒腳表面抹灰：采用20厚1:3水泥砂漿抹面，1:2水泥白石子漿水刷石抹面，部分采用大理石貼面。勒腳防潮層：分為水平防潮層和垂直防潮層，當室內地坪出現(xiàn)高差或室內地坪低于室外地平時要同時設置水平防潮層和垂直防潮層。防潮層的位置：當室內地面墊層為混凝土等密實材料時，防潮層的位置應設在墊層范圍內，低于室內地坪60mm處，同時還應至少高于室外地面150mm，防止雨水濺濕墻面。當室內地面墊層為透水材料時，水平防潮層的位置平齊或高于室內地面60mm處。墻身水平防潮層的做法常用的有以下三種：(1)防水砂漿防潮層，采用1:2水泥砂漿加3%～5%防水劑，厚度為20～25mm或防水砂漿砌三皮磚做防潮層。此種做法構造簡單，但砂漿開裂或不飽滿時影響防潮效果。(2)細石混凝土防潮層，采用60mm厚的細石混凝土帶，內配三根Φ6鋼筋，其防潮性能好。(3)油氈防潮層，先抹20mm厚水泥砂漿找平層，上鋪一氈二油，此種做法防水效果好，但有油氈隔離，消弱了磚墻整體性，不應在剛度要求高或地震區(qū)采用。本設計采用第三種方法，設油氈防潮層。1.6.4樓、地面樓地板的設計應滿足建筑的使用、結構施工及經濟等多方面的要求：①具有足夠的強度和剛度；②滿足隔聲、防火、熱工等方面的要求；③滿足建筑經濟要求。衛(wèi)生間樓地面、小便槽面層應采用不吸水、不吸污、耐腐蝕、易于清洗的材料，一般用防滑地磚樓地面，其溝槽、管道穿樓板及接墻面處應嚴密防水、防滲漏，其標高應略低于走道標高，一般低于走道地面20mm，并應有不小于5％的坡度坡向地漏；其于房間樓地面應滿足平整、耐磨、不起塵、防滑、易于清潔的要求，且選用熱工性能好的材料，一般采用現(xiàn)澆水磨石樓地面。1.7屋面做法表1.7屋面的做法做法厚度（mm）1:3水泥砂漿保護層20改性瀝青防水層20厚1：3水泥砂漿2060厚聚苯乙烯保護層60冷底子油兩道20厚1：8水泥砂漿2080厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板80板底抹灰202、樓面做法表1.8樓地面的做法做法厚度（mm）水磨石地面10現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板80板底抹灰203、墻身做法蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿砌筑內墻：兩側20mm抹灰外墻：內側20mm抹灰，外側磚紅色瓷磚貼面1.6.5女兒墻女兒墻是屋頂上直接受到風吹雨淋的一個構建，如果沒有適當?shù)姆潘胧?，雨水就有可能順著女兒墻滲入室內，女兒墻的外飾面材料也有可能因此而破壞。防止女兒墻滲水的辦法主要是在女兒墻的墻身中鋪設油氈防水層，或是防水層鋪過女兒墻。女兒墻對屋面防水和抗震是不利的，因此在沒有必要做女兒墻的地方，如為了安全和美觀確有需要時，應充分做好防水和抗震措施。本設計女兒墻取高1200mm。女兒墻與屋面交接處采用卷材防水泛水構造。防止雨水滲入室內。1.6.6門、窗門和窗是房屋的重要組成部分。門的主要功能是交通聯(lián)系，窗主要供采光和通風用，他們均屬于建筑的維護構件。根據(jù)教室的使用功能，選用平開門。平開門構造簡單，開啟靈活，加工制作簡便，易于維修，是建筑中常見、使用最廣泛的門。教學樓主出入口采用玻璃門。玻璃門使用方便，美觀大方，可避免人流相撞。窗采用鋁合金推拉窗。2結構設計2.1設計資料工程概況：建筑總高為19.5m，主體部分共5層。層高均為3.9m。主要風向：冬天為西北風，夏季為東南風。基本風壓：0.5kN/m2?；狙海鹤畲蠓e雪厚度為180mm，基本雪壓0.25kN/m2。地震基本烈度：7度，設計地震分組為二組，場地類別為=2\*ROMANII類。2.2結構布置及計算簡圖的確定2.2.1選擇承重方案該建筑為教學樓，房間布局較為整齊規(guī)則，且教學樓不需要考慮太大空間布置，所以采用橫向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱網布置形式詳見建筑平面圖。2.2.2截面尺寸估算(1)柱截面尺寸的確定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：(2-1)(2-2)N：柱組合的軸力設計值；：考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取1.3，不等跨內柱取1.25，等跨內柱取1.2；F：按簡支狀態(tài)計算的柱的負載面積；：折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可根據(jù)實際荷載計算，也可近似取12-15kN/m2；：驗算截面以上樓層層數(shù)；：柱截面面積；：混泥土軸心抗壓強度設計值；：框架柱軸壓比限值，此處可近似取，即對一級、二級和三級抗震等級，分別取0.7、0.8、0.9。按上述方法確定的柱截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于350mm，柱凈高與截面長邊之比宜大于4。該框架結構的抗震等級為三級，其軸壓比限值為[]=0.85，各層重力荷載代表值近似取15kN/m2，邊柱及中柱的負荷面積分別為5.1×7.2m2、6.67.2m2，可得一層柱截面面積為：F邊柱：mm2E中柱：mm2如取柱子截面為正方形，并綜合考慮其它因素，本設計柱截面尺寸取值邊柱700mm×700mm，中柱為700mm×700mm。邊柱基礎選用柱下獨立基礎；中間跨柱距較近，采用聯(lián)合基礎。(2)梁截面尺寸確定該工程框架為橫向承重軸之間梁跨度為9.6m。①邊橫梁：mm，取h=600mmb=mm取mm②走道梁：mm取㎜mm取mm③縱梁：mm取mm 取mm④次梁：mm取mmmm 取mm各層梁截面尺寸及混凝土強度等級如下表：表2.1梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強度等級層次混凝土強度等級縱梁b×h橫梁次梁①④跨，⑥⑨跨④⑥跨1～5C30400900200300300600300600（3）井字梁截面設計井字梁樓蓋的平面尺寸為16800mm×16800mm，井字梁采用4×4網格，網格尺寸為3000mm×4500mm。由于井字梁跨度較大，故梁高度取得大些，為短跨度的1/14~1/16，即：h=(1/14~1/16)l0=1200~1050mm，取井字梁的高度h=800mm，井字梁的寬度取為高度的1/3~1/4，即：b=(1/3~1/4)h=200~267mm，取b=250mm。因此，井字梁的截面尺寸為250mm×800mm。井字梁的周邊梁需要保證足夠的剛度，其高度一般大于井字梁截面高度的1.1~1.2倍，故取井字梁四周邊梁的截面尺寸為300mm×900mm。(4)樓板厚度樓板為現(xiàn)澆雙向板,雙向板厚度與跨度最小比值為1/30，綜合構造，確定板厚為80mm。2.2.3結構計算簡圖在橫向水平力作用下，橫向框架之間由橫向框架梁連接，為方便計算，不考慮縱向框架產生的約束。本設計取⑦軸框架進行計算?？蚣芙Y構計算簡圖，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板頂，2～4層高度即為層高，取3.9m；底層柱高度從基礎頂面取至一層板頂，即h1＝3.9+0.45+0.7＝5.05m。見下圖：圖2.1結構計算簡圖3板及次梁的計算3.1板的設計本設計采用雙向板樓板采用80厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，10mm厚水磨石面層，20mm厚水泥砂漿打底，20mm厚石灰砂漿抹底。混凝土采用C30（fc=14.3N/mm2），鋼筋選用HPB300(fy=270N/mm2)。辦公樓活荷載標準值為2.0，其樓梯、走廊活荷載標準值為2.5。3.1.1荷載統(tǒng)計（1）樓面①樓面恒荷載水磨石地面0.65kN/m280mm厚鋼筋混凝土板2.0kN/m220mm厚水泥砂漿0.4kN/m2總計3.05kN/m2②活載教室2.5kN/m2走廊、門廳、樓梯3.5kN/m2教室的荷載設計值kN/m走廊處的荷載設計值kN/m3.1.2雙向板配筋計算（1)計算簡圖邊跨計算長度l1=2900mm 中間跨為l2=2900mm走廊處l3=2700mm按等跨度連續(xù)板計算。取一米板帶計算單元，計算簡圖如下：圖3.1雙向板計算簡圖雙向板按塑性理論來設計。進行荷載設計值計算時永久荷載分項系數(shù)γG=1.2，可變荷載分項系數(shù)γQ=1.4。彎矩計算時首先假定邊緣板帶跨中配筋率與中間板帶相同，支座截面配筋率不隨板帶而變，取同一數(shù)值；跨中鋼筋在離支座l/4處間隔彎起；取m2u=αm1u，對所有區(qū)格，取β=2。由計算公式：（3-1）(3-2)(3-3)（3-4）得：（3-5）（3-6）（3-7）（3-8）β=2.00m1u=1.96KN/m，m'1u=m''1u=-3.92KN/m，m2u=0.39KN/m，m'2u=m''2u=-0.78KN/m（3)正截面受彎承載力計算板厚80mm，環(huán)境類別為一類最小保護層厚度為15mm，取保護層厚度為20mm。取＝80-20＝60mm，板寬＝1000mm，混凝土Ｃ30,混泥土受壓區(qū)等效矩形應力圖系數(shù)＝1.0，,HRB400鋼筋，表3.2板正截面受彎承載力計算B1B2B3P6L0L026.9-0.4=-0.2=6.7n8α62.02.02.01.961.962.110.390.390.343.923.924.220.780.780.68。滿足要求mm2mm2取取支座處彎矩，以B1-B2支座為例滿足要求mm2表3.3板的配筋計算截面項目M配筋跨中B1L01601.580.030.031148@200251L02500.320.010.01228@200251B2L01601.580.030.031148@200251L02500.320.010.01228@200251B3L01601.690.040.041288@200251L02500.270.010.01198@200251支座B1-B2603.130.050.05120.768@200251B1-B3603.130.050.05120.768@200251B3-B3600.630.010.0123.958@2002513.2次梁的設計3.2.1荷載設計值樓面恒荷載3.05KN/mm2（1）和荷載設計值永久荷載設計值板傳來的永久荷載KN/mm2次梁自重KN/mm2次梁粉刷KN/mm2可變荷載設計值KN/mm2其中樓板傳來的荷載為梯形荷載分布，先將其等效為均布荷載荷載總設計值3.2.2計算簡圖按塑性內力重分布設計。主梁截面400mm900mm，計算跨度：邊跨lo1=ln=6900－700=6200mm中間跨lo2=ln=6900－400=6500㎜因跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖如圖3.2圖3.2次梁計算簡圖3.2.3內力計算彎矩設計值kN·mkN·mkN·mkN·m剪力設計值kNkNkN3.2.4承載力計算1)正截面受彎承載力跨內按T形截面計算，翼緣寬度取mm、bf＇=b+sn=300+2000=2300mm，b+12hf’=300+12×80=1260㎜三者的較小值，故取bf＇=1260mm。環(huán)境類別一級，采用C30混凝土，梁的最小保護層厚度c=20㎜。假定箍筋直徑10㎜，縱向鋼筋直徑20㎜，則一排縱向鋼筋h。=600-20-10-20/2=560㎜.C30混凝土,α1=1.0，fc=14.3N/mm2，βc=1,ft=1.43N/mm2;縱向鋼筋采用HRB400鋼，fy=360N/mm2,fyv=360N/mm2。正截面承載力計算過程列于表3.4表3.4連系梁正截面承載力計算截面A1B2M（KN·m）-24.742.37-53.940.70.0180.0310.0400.0300.0180.0310.0400.0300.990.980.980.98123233.5272.8206選配鋼筋216216216216實配鋼筋（）402402402402經判別跨內截面均屬于第一類T型截面。218+222計算結果表明，支座截面的ζ均小于0.35，符合塑性內力重分布的原則；As/(bh)=402/(300×560)=0.24%,此值大于0.45ft/fy=0.45×1.43/360=0.18%,同時大于0.2%，滿足最小配筋率的要求。2)斜截面受剪承載力斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復合，腹筋計算和最小配筋率驗算。驗算截面尺寸mm，因hw/b=480/300=1.6<4,截面尺寸按下式驗算：kN>Vmax=61.02kN截面尺寸符合要求。驗算是否需要按計算配置箍筋kN因此，只需要按構造要求配置箍筋，采用8@150雙肢箍筋4框架設計4.1荷載統(tǒng)計4.1.1恒荷載1）屋面框架梁線荷載標準值屋面恒荷載4.16kN/m2邊跨框架梁自重kN/m梁側粉刷kN/m中跨框架梁自重kN/m梁側粉刷kN因此，作用在頂層框架梁上的線荷載為kN/mkN/mkN/mkN/m(注：下標4表示第4層即頂層框架梁)2)樓面框架梁線荷載標準值樓面恒荷載3.05kN/m2邊跨框架梁及梁側粉刷9.56kN/m邊跨填充墻自重kN/m墻面粉刷 kN/m中跨框架梁及梁側粉刷1.65kN/m因此作用在中間層框架梁上的線荷載為kN/mkN/mkN/mkN/m3)屋面框架節(jié)點集中荷載標準值邊柱聯(lián)系梁自重kN粉刷kN1.2m女兒墻自重kN粉刷kN①連系梁傳來屋面自重kN頂層邊節(jié)點集中荷kN中柱聯(lián)系梁自重32.4kN粉刷2.44kN連系梁傳來屋面自重kN頂層中節(jié)點集中荷載kN作用在頂層框架梁上次梁傳來的集中荷載為kN4)樓面框架節(jié)點集中荷載標準值邊柱連系梁自重31.05kN粉刷2.44kN鋼窗自重kN窗上下墻重kN粉刷kN窗邊墻體自重kN粉刷kN框架柱自重kN粉刷kN連系梁傳來樓面自重kN中間層邊節(jié)點集中荷載kN中柱連系梁自重31.05kN粉刷2.44kN內縱墻自重kN粉刷kN扣除門洞重加上門重kN框架柱自重47.75kN粉刷2.25kN連系梁傳來樓面自重kN中間層中節(jié)點集中荷載kN作用在中間層框架梁上次梁傳來的集中荷載為kN5)恒荷載作用下的結構計算簡圖見圖4.1圖4.1樓面梁上作用的恒載4.1.2活荷載頂層框架梁上的線荷載kN/mkN/m頂層框架梁上次梁傳來的集中荷載kN/m頂層框架節(jié)點上的集中荷載kN/mkN中間層框架梁上的線荷載kN/mkN/m中間層框架梁上次梁傳來的集中荷載kN中間層框架節(jié)點上的集中荷載kN活荷載作用下的結構計算簡圖見圖4.2：圖4.2屋面層梁上作用的活載4.1.3風荷載計算該教學樓高度H<30m，可取=1.0，對于矩形平面，可查《建筑結構荷載規(guī)范》。將風荷載轉換成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，z為框架節(jié)點至室外地面的高度。地面粗糙度為B類。計算公式，計算結果如下表4.1.3：其中A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積。表4.1風荷載計算層次z/(m)w0/(kN/m2)A/(m2)Pw/(kN)51.01.319.951.240.621.7421.0341.01.316.051.150.626.9124.1431.01.312.151.050.626.9122.0421.000.626.9120.9911.01.34.351.000.628.4622.20等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖如圖4.3圖4.3等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖4.1.4重力荷載代表值計算重力荷載代表值，恒荷載取全部，樓面活荷載取全部，屋面取50%雪荷載，屋面活荷載不考慮。各質點重力荷載代表值Gi取本層樓面重力荷載代表值及與其相鄰的上下層間墻（包括門窗）、柱全部重力荷載代表值的一半之和。第5層重力荷載代表值屋面恒載kN主梁自重kN粉刷kN次梁自重kN粉刷