畢業(yè)設(shè)計(jì) 徐州市九里區(qū)一號(hào)樓設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院：力學(xué)與建筑工程學(xué)院專業(yè)：土木工程(建工方向)學(xué)院力學(xué)與建筑工程學(xué)院專業(yè)年級(jí)土木工程2007級(jí)學(xué)生姓名楊銳畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：徐州市九里區(qū)一號(hào)樓畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為5000-8000m2。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和翻譯三個(gè)方面。1.建筑設(shè)計(jì)：主要根據(jù)教學(xué)樓功能的要求，進(jìn)行教學(xué)樓的平面、立面和剖面設(shè)計(jì)，并繪制相應(yīng)的建筑施工圖。包括方案選擇分析、建筑平面、立面、剖面和有關(guān)構(gòu)造設(shè)計(jì)，并繪制主要的建筑施工圖，了解建筑設(shè)計(jì)的原理、方法和步驟，初步掌握有關(guān)的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)處理，熟悉建筑施工圖的繪制方法。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)確定的建筑設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的選擇分析，結(jié)構(gòu)平面的布置，選擇結(jié)構(gòu)材料及其強(qiáng)度級(jí)別，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，獨(dú)立進(jìn)行一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力分析及截面承載力計(jì)算與設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，繪制主要結(jié)構(gòu)施工圖，分別完成基礎(chǔ)平面布置圖、結(jié)構(gòu)平面布置圖、框架配筋圖、樓梯配筋圖等主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖，并編制畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。3.翻譯：翻譯一篇與設(shè)計(jì)或?qū)ｎ}內(nèi)容相關(guān)的外文參考文獻(xiàn)，中文字?jǐn)?shù)不少于3千字(要求手寫),并且附原文。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、專題和翻譯四方面。設(shè)計(jì)建筑為主體5層的鋼筋混凝建筑設(shè)計(jì)部分主要包括建筑的平面、立面和剖面設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分主要包括結(jié)構(gòu)選型與布置、構(gòu)件尺寸確定、材料選用、梁柱剛度計(jì)算、荷載計(jì)算、內(nèi)力分析組合、框架配筋及現(xiàn)澆板、樓梯、基礎(chǔ)荷載計(jì)算包括恒載、活載、風(fēng)載和地震作用的計(jì)算。在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，風(fēng)荷載和水平地震作用采用D值法，恒載和活載作用采用彎矩二次分配法。在對(duì)豎向荷載作用下的梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅后，進(jìn)行了內(nèi)力組合。然后，選取一根梁一根柱并對(duì)其進(jìn)行了最不利內(nèi)力下的截面設(shè)計(jì)。同時(shí)，選取了一塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)手算配筋和PKPM計(jì)算配筋進(jìn)行了比較并采用PKPM結(jié)果作為出圖依據(jù)。翻譯部分題目為：《StrengthandStiffnessofCirc合并的軸壓和彎曲荷載，先頂了預(yù)測環(huán)形CFT的剛度和阻力的最佳模式。關(guān)鍵詞：梁柱，復(fù)合建造，混泥土填充鋼管，阻力，強(qiáng)度，剛度。wholecast.Includestwoparts:constructionandstructuraldesignsectiArchitecturaldesignwasthemainteachindesign.Structuraldesignofthemainstructurefortheselecttodeterminesize,materialselection,calcloadcalculation.Windloads,earthquakeloadlevelusingDvthroughcomparisonsofthevariousloadcombinationsofthecontrolsectioninternalforcesofthemostadversecircumstances,andaccordinglytherestairs,foundationreinforcement.BaseusedKeywords:Beamcolumns;Compositeconstruction;Strength;.第一部分徐州市九里區(qū)一號(hào)樓設(shè)計(jì)1建筑設(shè)計(jì) 1 11.1.1工程概況 1 1 21.2建筑設(shè)計(jì)說明 21.2.1設(shè)計(jì)概要 2 2 4 5 51.3建筑細(xì)部具體構(gòu)造做法 21.3.1樓地面 6 7 81.3.4外墻粉刷 8 9 2.1設(shè)計(jì)資料 2.2設(shè)計(jì)依據(jù) 2.3.2豎向承重體系選取 2.3.3結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡圖 2.3.4基礎(chǔ)形式選取 2.4.1梁截面尺寸的確定 2.4.2柱截面尺寸的確定 2.4.3構(gòu)件材料選取 2.5.1橫梁線剛度 2.5.2柱的線剛度及側(cè)移剛度計(jì)算 2.6恒荷載計(jì)算 2.6.2荷載計(jì)算 2.7.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.7.2水平風(fēng)荷載作用下的水平位移計(jì)算 2.7.3水平風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 2.8.1重力荷載代表值 2.8.2橫向框架自震周期 2.8.3橫水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算 2.8.4水平地震作用下的內(nèi)力計(jì)算 2.9豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 2.9.1恒載計(jì)算 2.9.2活(雪)載計(jì)算 2.10豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 2.10.3框架梁內(nèi)力組合 2.10.5剪力計(jì)算 2.11截面設(shè)計(jì) 2.11.1框架梁的截面設(shè)計(jì) 2.12基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 2.12.1基礎(chǔ)梁截面選取 2.12.3基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì) 2.12.4地基承載力驗(yàn)算 2.12.5基礎(chǔ)沖切驗(yàn)算 2.13.1設(shè)計(jì)資料 2.13.2梯段板設(shè)計(jì) 2.13.4平臺(tái)梁設(shè)計(jì) 2.14板的計(jì)算 2.14.1板的計(jì)算方法 2.14.2設(shè)計(jì)資料 2.14.3荷載設(shè)計(jì)值 2.14.4計(jì)算跨度 2.14.6截面設(shè)計(jì) 第二部分英文翻譯 致謝 —1—1.1.1工程概況工程名稱：徐州市九里區(qū)一號(hào)樓設(shè)計(jì)；工程規(guī)模：五層；設(shè)計(jì)使用年限：50年；抗震等級(jí)：二級(jí)；設(shè)防烈度：7度，第二組，設(shè)計(jì)地震基本加速度值為0.1g;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.01.1.2原始設(shè)計(jì)資料年平均溫度最熱月平均氣溫最高氣溫最冷月平均氣溫最低氣溫土壤凍結(jié)最大深度年平均降雨量相對(duì)濕度主導(dǎo)風(fēng)向最大風(fēng)速 平均71%(冬季61%,夏季70%)夏季平均風(fēng)速折算成距地面2m處數(shù)值：基本雪壓(二)地質(zhì)資料(1)工程地質(zhì)：野外勘測成果與室內(nèi)土工試驗(yàn)成果表明，場地工程地質(zhì)條件簡單。中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)特性，可劃分為4個(gè)主層(編號(hào)為層①~層④)。層①粉質(zhì)粘土：黃褐色、褐黃色及棕黃色，偶見鈣質(zhì)條紋。硬塑，具中壓縮性。該層層②粘土：棕黃、棕紅色及淺棕紅色，含鐵錳氧化物，含少量鈣結(jié)核，硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深4.50~14.0m,層厚1.00~8.50m,地基承載力特征值200kN/m2。層③粉質(zhì)粘土：棕黃、褐黃等色，含少量鐵錳氧化物，偶有錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。據(jù)穿透的勘探點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，該層層底埋深18.5～25.8m,層厚2.40～3.00m,地基承載力特層④粉質(zhì)粘土：褐黃及棕黃等色，含氧化鐵和少量錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。該層最大揭露厚度3.50m,層底標(biāo)高67.47m,地基承載力特征值230kN/m2。(2)水文地質(zhì)：本地區(qū)地下水靠天然降水補(bǔ)給，地下水由東、東南向西、西北方向流動(dòng)，與地形坡度一致。(3)地震工程地質(zhì)：徐州市區(qū)為7度抗震設(shè)防區(qū)。1.1.3建筑設(shè)計(jì)依據(jù)《建筑范圍內(nèi)的工程地質(zhì)勘察報(bào)告》《05系列江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》蘇J01-2005《建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50104-2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006《中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》等。1.2建筑設(shè)計(jì)說明在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮了擬建建筑周圍環(huán)境，地質(zhì)情況，施工材料，設(shè)備和建筑美學(xué)等問題，合理安排了建筑內(nèi)部各種使用功能和使用空間，并使建筑與周圍外部環(huán)境相協(xié)調(diào)。本設(shè)計(jì)是主體五層的框架混凝土結(jié)構(gòu)，建筑耐火等級(jí)二級(jí)?？傞L40.5m,寬50.7m?？偨ㄖ娣e7000多m2。采用回字形平面布置，共設(shè)置2條分隔縫，劃為4塊。該建筑的主要功能有：教學(xué)、辦公及實(shí)驗(yàn)室，屬于教學(xué)綜合樓。1.2.2建筑平面設(shè)計(jì)建筑平面設(shè)計(jì)是在熟悉使用空間及其使用要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析建筑整體的使用要求，分析各使用空間之間及使用空間與交通聯(lián)系空間之間的相互關(guān)系，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和建筑藝術(shù)等方面的要求，結(jié)合整體規(guī)劃、場地環(huán)境等具體條件，將各使用空間和交通聯(lián)系空間在水平方向上相互聯(lián)系和結(jié)合，組成一個(gè)有機(jī)的建筑整體。中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是教學(xué)樓，應(yīng)根據(jù)建筑使用性質(zhì)、建設(shè)規(guī)模與標(biāo)準(zhǔn)的不同，確定各類用房。此教學(xué)里是由辦公室、教室和實(shí)驗(yàn)室等組成。教學(xué)樓內(nèi)各種房間的具體設(shè)置、層次和位置，應(yīng)根據(jù)使用要求和具體條件確定。(1)房間使用面積、形狀、大小的確定一個(gè)房間使用面積基本包括：家具、設(shè)備所占的面積；人們使用家具、設(shè)備所占活動(dòng)面積；以及行走、交通所需的面積。廁所對(duì)稱布置在建筑朝向較差的一面，距最遠(yuǎn)的房間36m,并設(shè)置公用的前室，前室內(nèi)置兩個(gè)洗手盆。廁所有不向鄰室對(duì)流的直接自然風(fēng)和天然采光。(2)門的大小及位置的確定(3)窗的大小及位置的確定房間中窗的大小和位置的確定，主要是考慮到室內(nèi)采光和通風(fēng)的要求。a.走道規(guī)定，學(xué)校、商店、辦公樓等建筑的疏散走道、樓梯、外門的各自總寬度不應(yīng)低于表1.1的規(guī)定。表1.1樓梯門和走道的寬度指標(biāo)樓層位置耐火等級(jí)地上一、二層地上三層一地上四層及四層以上各層一與地面出入口地面的高差不超過10m的地下建筑一—與地面出入口地面的高差超過10m的地下建筑一對(duì)于一般民用建筑常用走道寬度：當(dāng)兩邊布置房間時(shí)，教學(xué)樓應(yīng)控制在2.1m到3.0m。走道的長度應(yīng)滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2006的安全疏散要求，最遠(yuǎn)房間門到樓梯間安全出入口的距離必須控制在一定范圍內(nèi)，即滿足表1.2要求。b.樓梯樓梯平面形式的選用，主要依據(jù)其使用性質(zhì)和重要程度來決定。直跑樓梯具有方向單一，貫通空間的特點(diǎn)，雙分平行樓梯和雙分轉(zhuǎn)角樓梯則是均衡對(duì)稱的形式，典雅莊重。雙跑樓梯、三跑樓梯一般用于不對(duì)稱的平面布局，既可用于主要樓梯，也可用在次要部位作為輔助性質(zhì)的樓梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉樓梯和剪刀樓梯的形式，不僅有利于人流疏散，還可達(dá)到有效利用空間的效果。其它形式的樓梯，如：弧形梯、螺旋樓梯的使用，可以增加建筑空間的輕松活潑的感覺。梯段凈高(H)一般應(yīng)大于人體上肢伸直向上，手指觸到頂棚的距離。梯段凈高應(yīng)當(dāng)以踏步前緣處到頂棚垂直線凈高度計(jì)算?？紤]行人肩扛物品的實(shí)際需要，防止行進(jìn)中碰頭產(chǎn)生壓抑感，樓梯梯段凈高不小于2200mm,平臺(tái)部分的凈高應(yīng)不小于2000mm。梯段的起始、終了踏步的前緣與頂部凸出物內(nèi)邊緣的水平距離應(yīng)不小于300mm。名稱位于兩個(gè)安全出口之間的疏散門耐火等級(jí)位于袋形走道兩側(cè)或盡端的疏散門耐火等級(jí)一、二級(jí)三級(jí)四級(jí)托兒所、幼兒園醫(yī)院、療養(yǎng)院學(xué)校其它民用建筑為了適用和安全，每個(gè)梯段踏步一般不超過18步，也不應(yīng)小于3步。梯段坡度的選擇要從攀登效率、節(jié)約空間、便于人流疏散等方面考慮。一般在人流量大、安全標(biāo)準(zhǔn)較高或面積充裕的場所，其坡度可較平緩，適宜坡度30度左右。僅供少數(shù)人使用或不經(jīng)常使用的輔助樓梯則允許坡度較陡(不宜超過38度)。計(jì)算踏步高度和寬度的一般公式：600mm——婦女、兒童平均踏步長度。本工程的踏步高度為150mm左右，踏步寬度300mm。作為主要交通用的樓梯梯段凈不應(yīng)少于兩股人流。(0-0.15m為人流在行進(jìn)中人體的擺幅，公共建筑人流眾多應(yīng)取上限樓梯平臺(tái)包括樓層平臺(tái)和中間平臺(tái)兩部分。中間平臺(tái)形狀可變化多樣，除滿足樓梯間藝術(shù)需要外，還要適應(yīng)不同功能及步伐規(guī)律所需尺寸要求。樓層平臺(tái)：除開放樓梯外，封閉樓梯和防火樓梯，其樓層平臺(tái)深度應(yīng)與中間平臺(tái)深度一致。本工程樓梯的確定：本工程中采用四部雙跑樓梯。門廳作為交通樞紐，其主要作用是接納、分配人流。在中小學(xué)校中，其面積定額為1.2.4建筑抗震設(shè)計(jì)建筑物防震設(shè)計(jì)的基本要求是減輕建筑物在地震時(shí)的破壞、避免人員傷亡、減少經(jīng)濟(jì)損失。其一般目標(biāo)是當(dāng)建筑物遭受到本地區(qū)規(guī)定的烈度的地震時(shí)，允許建筑物部分出現(xiàn)一 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)5(1)宜選擇對(duì)建筑物防震有利的建設(shè)場地；(2)建筑體型和立面處理力求勻稱，本設(shè)計(jì)的建筑體型是簡單的一字型，左右布置對(duì)稱，且立面平整，無高低錯(cuò)落，也沒有過大的懸挑；(3)建筑平面布置力求規(guī)整，如因使用和美觀要求必須將平面布置成不規(guī)則時(shí)，應(yīng)(4)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度，從抗震要求出發(fā)，合理選擇結(jié)構(gòu)類型、合理布置墻和柱、加強(qiáng)構(gòu)件和構(gòu)件連續(xù)的整體性、增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱(5)處理好細(xì)部構(gòu)造，樓梯、女兒墻、挑檐、裝飾貼面等細(xì)部構(gòu)造應(yīng)予以足夠的注《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。徐州地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，必須進(jìn)行抗震設(shè)防。筑是指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建確定，本設(shè)計(jì)屬于框架結(jié)構(gòu)，7度設(shè)防提高一度后，高度小于30m,所以為二級(jí)框架。1.2.5建筑防火設(shè)計(jì)找的位置。疏散樓梯的多少，可按寬度指標(biāo)結(jié)合疏散路線的距離及安全出口的數(shù)目確定。本設(shè)計(jì)中采用四個(gè)樓梯，間距36m,最遠(yuǎn)位置距樓梯13.5m。1.2。7主要建筑材料本設(shè)計(jì)中主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30;填充墻采用加氣混凝土砌塊；梁、柱縱向鋼筋采用HRB400,箍筋采用HRB335,板以及基礎(chǔ)鋼筋采用HRB335。1.3建筑細(xì)部具體構(gòu)造做法1.3.1樓地面一、地磚地面：詳見蘇J01-2005,6頁12項(xiàng)，防滑，用于底層衛(wèi)生間；具體做法：1.8-10厚地面磚，干水泥擦縫2.撒素水泥面(灑適量清水)3.20厚1:2干硬水泥砂漿(或建筑膠水泥砂漿)粘接層4.60厚C15混凝土6.100厚碎石或碎磚夯實(shí)二、水磨石地面：詳見蘇J01-2005,4頁9項(xiàng)，彩色用于走廊，普通用于其余各房間；具體做法：1.15厚1:2水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟2.素水泥漿結(jié)合層一道3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.60厚C15混凝土5.100厚碎石或碎磚夯實(shí)三、水泥地面：詳見蘇J01-2005,2頁2項(xiàng)，用于配電、貯藏；具體做法：1.20厚1:2水泥砂漿壓實(shí)抹光2.60厚C15混凝土3.100厚碎石或碎磚夯實(shí)四、花崗石地面：詳見蘇J01-2005,7頁14項(xiàng)，用于底層門廳、電梯廳；具體做法：1.20厚花崗石鋪面，水泥漿擦縫2.撒素水泥面(灑適量清水)3.30厚1:2干硬性水泥砂漿結(jié)合層4.刷素水泥漿一道5.60厚C15混凝土6.150厚碎石或碎磚夯實(shí)五、水磨石樓面：詳見蘇J01-2005,18頁5項(xiàng)，彩色用于走廊、門廳、樓梯間，普通用于其余各房間；具體做法：1.15厚1:2白水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟2.刷素水泥漿結(jié)合層一道 3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板六、水泥樓面：詳見蘇J01-2005,17頁1項(xiàng)，用于電梯機(jī)房；具體做法：1.20厚1:2水泥砂漿面層2.刷素水泥漿結(jié)合層一道3.100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板七、地磚樓面：詳見蘇J01-2005,19頁7項(xiàng)，用于樓層衛(wèi)生間、開水間；具體做法：1.8-10厚地磚樓面，干水泥擦縫，或1:1水泥砂漿勾縫2.5厚1:1水泥砂漿結(jié)合層3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板1.3.2內(nèi)墻粉刷一、紙筋石灰墻面：詳見蘇J01-2005,33頁7項(xiàng)，噴(刷)白色乳膠漆用于指明外的各具體做法：1.刷(噴)內(nèi)墻涂料2.2厚紙筋(麻刀)石灰粉面3.6厚1:3石灰膏砂漿4.12厚1:3石灰膏砂漿打底二、混合砂漿涂料粉面：詳見蘇J01-2005,32頁5項(xiàng)，噴(刷)106涂料2度，用于電梯具體做法：1.刷(噴)內(nèi)墻涂料2.10厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.15厚1:1:6水泥石灰膏砂漿打底4.刷界面處理劑一道三、白瓷磚墻裙：詳見蘇J01-2005,38頁19項(xiàng)，2100高用于衛(wèi)生間、開水間；具體做法：1.5厚釉面磚白水泥漿擦縫2.6厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂漿結(jié)合層3.12厚1:3水泥砂漿打底具體做法：1.6厚1:2.5水泥砂漿2.8厚2:1:8水泥石灰膏砂漿打底 3.刷加氣混凝土界面處理劑一道具體做法：具體做法：2.5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.13厚1:1:6水泥石灰膏砂漿打底1.3.3頂棚粉刷具體做法：2.6厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.6厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿打底掃毛4.刷素水泥漿一道(內(nèi)摻建筑膠)5.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板具體做法：3.鋁合金中龍骨雙向中距10004.鋼筋混凝土板內(nèi)埋φ鐵環(huán)，雙向中距1000三、鋁合金條板吊頂：詳見蘇J01-2005,75頁17項(xiàng)；具體做法：2.中龍骨U50×19×0.5中距<12003.大龍骨[60×30×1.5(吊點(diǎn)附吊掛)中距<12004.Φ8鋼筋吊桿，雙向中距900-12005.鋼筋混凝土板內(nèi)預(yù)留φ6鐵環(huán)，雙向中距900-12001.3.4外墻粉刷保溫墻面(EPS聚苯板保溫系統(tǒng)),詳見蘇J01-2005,46頁22項(xiàng)；具體做法：3.耐堿玻纖網(wǎng)格布一層(用于底層時(shí)二層)4.聚合物砂漿 8.3厚專用膠粘劑9.20厚1:3水泥砂漿找平層1.3.5屋面做法一、上人屋面：三元乙丙防水保溫屋面，詳見J01-2005,61頁24項(xiàng)用于標(biāo)高19.200,23.400,27.900屋面；具體做法：2.20厚1:3水泥砂漿找平層3.保溫層4.高分子或高聚物改性瀝青柔性卷材一層(注明所選用的高分子卷材名5.20厚1:3水泥砂漿找平層6.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板具體做法：1.板縫防水處理2.彩鋼板屋面4.金屬屋面承重結(jié)構(gòu)找坡中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—10—2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程名稱：徐州市九里區(qū)一號(hào)樓工程規(guī)模：主體5層；工程環(huán)境：本工程位于徐州市北郊。本地區(qū)抗震設(shè)防等級(jí)為7度，第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g;場地土類別：Ⅱ類；本工程抗震設(shè)防類別為重要性；現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架抗震等級(jí)：二級(jí)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：二級(jí)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.0設(shè)計(jì)使用年限：50年《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476-20082.3.1豎向承重體系選取選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件布置，使之具有較大的抗側(cè)剛度和良好的抗風(fēng)、抗震性能，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。同時(shí)還須綜合考慮建筑物高度、用途、經(jīng)濟(jì)及施工條件等因素。常見的豎向承重體系包括磚混結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系及筒體結(jié)構(gòu)體系等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系：由梁柱連接而成，其具有建筑平面布置靈活、造型活潑等優(yōu)點(diǎn)，可以形成較大的使用空間，易于滿足多功能的使用要求。在結(jié)構(gòu)受力性能方面，框架結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，自振周期長，地震反應(yīng)較小，經(jīng)合理設(shè)計(jì)可具有較好的延性性能。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，在地震作用下側(cè)向位移較大。本設(shè)計(jì)為多層框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)教學(xué)樓的功能適用性進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置。經(jīng)各本工程選用框架結(jié)構(gòu)的豎向承重體系。2.3.2水平方向承重體系選取 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—11—常見的橫向承重體系包括：現(xiàn)澆樓蓋、疊合樓蓋、預(yù)制板樓蓋、組合樓蓋等?，F(xiàn)澆樓蓋又可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆平板樓蓋等，本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)。肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可以最大限度地節(jié)省混凝土和鋼筋的用量，能充分發(fā)揮材料的作用，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，且結(jié)構(gòu)平面布置靈活，易于滿足樓面不規(guī)則布置、開洞等要求，容易適用各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面及各種復(fù)雜的樓面荷載。2.3.3結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡圖根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行了建筑平面、立面及剖面設(shè)計(jì)。主體用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度為120mm。一般情況下，框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系。為方便起見，常常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算。由于通常橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗側(cè)剛度相同，因此，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般取中間有代表性的一榀橫向框架進(jìn)行分析即可。故本設(shè)計(jì)中選取第J軸線上框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖2.1所示。2.3.4基礎(chǔ)形式選取 基礎(chǔ)類型的選擇，取決于現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基上不均勻沉降及傾斜的敏感程度以及施工條件等因素，還應(yīng)進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由地質(zhì)資料可知，場地工程地質(zhì)條件較好。故本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式選用獨(dú)立基礎(chǔ)。2.4.1梁截面尺寸的確定：取h=700mm取b=250mm取h=500mm取b=250mm取h=350mm由于框架梁最小截面寬度不小于200mm,故取b=250mm2.4.2柱截面尺寸的確定：柱截面尺寸可根據(jù)軸壓比估算，查表可得該框架的抗震等級(jí)為二級(jí)，其軸壓比限值為0.75。各層的重力荷載代表值近似取13kN/m2,邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為：由軸壓比限值公式：中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)綜上：2-5層框架柱的截面取為450mm×450mm;底層框架柱截面取500mm×500mm2.4.3構(gòu)件材料選取2.5框架梁柱線剛度計(jì)算2.5.1橫梁線剛度：在框架結(jié)構(gòu)中，通?，F(xiàn)澆層的樓板可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移，為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I=1.51。,對(duì)中框架梁取I=2.01。(I。為梁的截面慣性矩)。框架梁線剛度計(jì)算公式為：K,=EI/I(2.1) 混凝土彈性模量；框架梁線剛度計(jì)算過程及結(jié)果如表2.1所示。表2.1梁線剛度K,計(jì)算表截面跨度矩形截面慣性矩中框架梁2.5.2柱的線剛度及側(cè)移剛度計(jì)算柱的側(cè)移剛度不僅與柱本身線剛度和層高有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)，故在計(jì)算柱側(cè)移剛度時(shí)，需要進(jìn)行一定的修正，具體做法如下： 柱子慣性矩;柱子線剛度計(jì)算公式為H——柱子高度。梁柱線剛度比計(jì)算公式為：式中K梁柱線剛度比。式中α——柱子側(cè)移剛度修正系數(shù)。修正后的側(cè)移剛度D,值計(jì)算公式：式中D,——修正后側(cè)移剛度。計(jì)算過程及結(jié)果如表2.2所示。由表2.2可知，2.6.1荷載傳遞的基本原理結(jié)構(gòu)計(jì)算單元如圖2.2所示，陰影部分為一個(gè)計(jì)算單元，畫橫線部分為荷載的傳遞方向，即：板以梯形荷載的形式傳給長跨主梁，以三角形荷載的形式傳給走道梁。其余各節(jié)點(diǎn)上存中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—15—在板和縱梁上傳來的集中荷載。表2.2柱線剛度ke及側(cè)移剛度D計(jì)算表截面層高慣性矩線剛度層邊柱5邊3邊2邊1邊中柱5中4中0.453中2中1中層號(hào)123452.6.2荷載計(jì)算1)屋面荷載不上人屋面：三元乙丙防水保溫屋面，詳見J01-2005,58頁17項(xiàng)刷淺色反光涂料或配套涂料保護(hù)層，或云母片護(hù)層鋪貼高分子卷材或高聚物改性瀝青卷材一層0.05kN/m220厚1:3水泥砂漿找平層0.02×20=0.4kN/m2120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.12×25=3.0kN/m2 4500450045004500圖2.2結(jié)構(gòu)計(jì)算單元2)2-5層樓面荷載：于其余各房間；15厚1:2白水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟20厚1:3水泥砂漿找平層0.015×24=0.36kN/m2②水泥樓面：詳見蘇J01-2005,17頁1項(xiàng)，用于電梯機(jī)房20厚1:2水泥砂漿面層kN/m2 樓面恒載3.74kN/m25厚1:1水泥砂漿結(jié)合層20厚1:3水泥砂漿找平層0.12×25=3.0kN/m2kN/m23)屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面一般房間活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0kN/m2走廊、樓梯間活荷載2.5kN/m2屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.35kN/m2上人屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0kN/m2非上人屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5kN/m24)墻體荷載標(biāo)準(zhǔn)值：①外墻外墻為200厚加氣混凝土砌塊外墻面做法：保溫墻面(聚苯板保溫),詳見蘇J01-2005,46頁22項(xiàng)0.5kN/m2外墻荷載除電梯間的內(nèi)墻噴(刷)白色乳膠漆用于指明外的各用房內(nèi)墻荷載2.36)木門單位面積重力荷載為0.2kN/m2;塑鋼窗單位面積重力荷載取0.45kN/m2。7)玻璃幕墻1.5kN/m2。8)女兒墻墻體與外墻相同。2.7.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算 式中w風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);β?——高度Z處的風(fēng)振系數(shù)；μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)知，徐州地區(qū)重現(xiàn)期為50年的=0.8(迎風(fēng)面)和μ?=-0.5(背風(fēng)面)?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)第7.4.1條規(guī)定，對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋和基本自振周期T?大于0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)以及大跨度屋<30m,H/B=21.2/40.5=0.52<1.5,則不需要考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響，取β=1.0。表2.3風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz層次5432111注：底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開始取。層次μμ514131211111 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—19—面積(A?)和下層的一半面積(A?)之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到該層計(jì)算高度的一半(底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開始取)。換算所得結(jié)果如圖2.3所示。A2.7.2水平風(fēng)荷載作用下的水平位移計(jì)算層間剪力由圖2.3得出，框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算過程詳見表2.5。表2.5風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算層號(hào)層間相對(duì)彈性轉(zhuǎn)角5432 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—20—由表2.5可知，風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為0.000357704,遠(yuǎn)小于1/550,滿2.7.3水平風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算1.各層柱的反彎點(diǎn)高度比式中y?！獦?biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，根據(jù)上下梁的平均線剛度k。,和柱的相對(duì)線剛度k的比值，總層數(shù)m,該柱所在層n查表確定；y,——上下梁的相對(duì)線剛度變化的修正值，根據(jù)上下梁相對(duì)線剛度比值α,有關(guān)查y?、y?——上下層層高變化的修正值，根據(jù)上層層高對(duì)該層層高比值α?查表確定。2.剪力分配柱端剪力計(jì)算公式為柱端彎矩計(jì)算公式為M=V,×yhM"=V,×(1-y)h按照以上方法計(jì)算所得的風(fēng)荷載作用下的各柱柱端彎矩見表2.6。表2.6風(fēng)荷載作用下柱彎矩、剪力計(jì)算表層號(hào)層高h(yuǎn),(m)剪力Vi(kN)KyMM54321B軸柱(中柱)剪力Vi(kN)KyMM54中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—21—3.風(fēng)荷載作用下的梁端彎矩及柱軸力計(jì)算梁端彎矩、剪力及柱軸力按照下列公式計(jì)算具體計(jì)算結(jié)果梁端彎矩、剪力見表2.7;柱子軸力見表2.8層次54321層次A柱B柱C柱543214.風(fēng)荷載作用下的框架內(nèi)力圖根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，得出左風(fēng)作用下彎矩圖(如圖2.4)、剪力圖和軸力圖(如圖2.5)。2.8地震作用計(jì)算2.8.1重力荷載代表值1.頂層計(jì)算(1)女兒墻自重：2.4×0.8×4.5×2=17.28kN (2)梁自重：25×0.25×(0.35-0.12)×2.7+25×0.25×(0.5-0.12)×4.5A43.53圖2.4左風(fēng)荷載作用下的框架彎矩圖(kN·m) AmπCmB圖2.5左風(fēng)荷載作用下框架梁端剪力和柱軸力圖(kN)(5)柱自重：3×25×0.45×0.45×(3.79-0.12)/2=28.7kN(6)樓面活荷載：(7.5+2.7)×4.5×0.5=22.95kN(4)板自重：4.1×4.5×(7.5+2.7)=188.19kN(6)樓面活荷載：(2.0×7.5+2.5×2.7)×0.5=10.875kN (3)維護(hù)結(jié)構(gòu)重：2.4×[(4.5-0.5)×(5.2-0.52.3×[(4.5-0.5)×(5.2-0.5)-1.2×2.1(4)板自重：188.19kN2.8.2橫向框架自振周期對(duì)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(jì)算：μ——框架的頂點(diǎn)假想位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力及位移，μ,為將框架的重力荷載代表值視為水平作用力，求得假想的框架頂點(diǎn)位移。對(duì)框架結(jié)構(gòu)，u,按下列公式計(jì)表2.9橫向框架頂點(diǎn)假想側(cè)移層號(hào)54321基本自振周期T?=1.74r√Hr=1.7×02.8.3水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算本設(shè)計(jì)中，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，變形以剪切型為式中a?——結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；G——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載。式中G——集中于質(zhì)點(diǎn)i的重力荷載代表值；c——等效系數(shù)，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期小于0.75s時(shí)，此系數(shù)近似取0.85。徐州市區(qū)設(shè)防烈度為7度第一組，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010查得水平地震影響系數(shù)最大值α=0.08。按第二組情況下的Ⅱ類建筑場地，查得特征周期因1.4T.=1.4×0.4=0.56s>T?=0.511s,故不考慮頂部附加地震作用。計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用及相應(yīng)樓層剪力的過程和結(jié)果見表2.10。 表2.10各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及相應(yīng)樓層剪力計(jì)算表層號(hào)54321橫向水平地震作用下的變形驗(yàn)算公式及過程同風(fēng)荷載，此處不再累述，計(jì)算過程及結(jié)果見表2.11。表2.11橫向水平地震作用下的變形驗(yàn)算層號(hào)層間相對(duì)彈性轉(zhuǎn)角54321由表格可知，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，其值為0.000811<1/550,滿足要求，由規(guī)范可查得。2.8.4水平地震作用下的內(nèi)力計(jì)算1.水平地震作用下的柱彎矩及剪力計(jì)算：計(jì)算原理同風(fēng)荷載作用下計(jì)算，不再贅述。柱彎矩及剪力計(jì)算過程和結(jié)果見表2.12。表2.12地震荷載作用下邊柱彎矩、剪力計(jì)算表KyMM54321中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—27—表2.12(續(xù))地震荷載作用下邊柱彎矩、剪力計(jì)算表B軸柱(中柱)剪力Vi(kN)KyMM543212.地震作用下的梁端彎矩及柱軸力計(jì)算：計(jì)算原理同風(fēng)荷載作用下計(jì)算，不再贅述。梁端彎矩計(jì)算過程和結(jié)果見表2.13,柱軸力計(jì)算過程及結(jié)果見表2.14。表2.13梁端彎矩計(jì)算表層次M54321表2.14柱軸力計(jì)算表層次B柱C柱543213.水平地震作用下內(nèi)力圖1)水平地震作用下框架計(jì)算簡圖如圖2.6。中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—28—2)水平地震作用下框架彎矩圖如圖2.7,軸力和剪力圖如圖2.8。中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)25.0日 mCA圖2.8地震作用下框架梁端剪力及軸力圖(kN)2.9.1恒載計(jì)算(1)恒載計(jì)算對(duì)于第五層屋面：q1,q?為屋面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載q?,q?為邊橫梁和過道梁自重，都是均布荷載形式 P和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻重等，計(jì)算如下：P?=3.75×4.5×2.25×0.5+2.72×4.5+2.4×4.5P?=3.75×4.5×2.25×0.5+3.75×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.7P?=3.75×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×4.5集中力矩：對(duì)于1-4層樓面：q?,q?為樓面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載q?,q?為邊橫梁和過道梁自重，是均布荷載形式P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和層間墻重等，計(jì)算如下：P?=4.1×4.5×2.25×0.5+2.72×4.5+2.4×[(4.5-0.45)×(3.9-0.5)-2.7×2P?=4.1×4.5×2.25×0.5+4.1×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×[(4.5-0.45)×(p?=4.1×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×(4.5-0.45)×1.2=4 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—32—層次5層次5層次5圖2.9恒荷載作用下的力學(xué)簡圖(3)恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—33—qa=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.3qei=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.2)恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算AB跨V=-V=(MB+M)/LBC跨VB=-Vc=(Mc+MBc)/L頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自其余層軸力計(jì)算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞表2.16恒荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨BC跨BC跨54321層號(hào)B柱C柱N底(kN)N底(kNN底(kN)54321(2)活載計(jì)算：荷載布置圖如圖2.10所示。q?和q?分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。 圖2.10活荷載作用下的力學(xué)簡圖2.6.3活(雪)載計(jì)算(1)活載統(tǒng)計(jì)1)屋面雪載標(biāo)準(zhǔn)值2)屋面活載(不上人)3)樓面活載(2)活載作用計(jì)算2kN/m22.5kN/m2對(duì)于第五層屋面： P和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的活載，計(jì)算如下：P?=0.5×4.5×2.25×0.5=2.53kNP?=0.5×4.5×2.25×0.5+0.5×(1.8+4.5)×1.35×0.5=4.66kNP?=0.5×(1.8+4.5)×1.35集中力矩：同理雪荷載可得：q?,q?為屋面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的雪載，計(jì)算如下：P?=0.35×4.5×2.25×0.5=1.77kNP?=0.35×4.5×2.25×0.5+0.35×(1.8+4.5)×1.35×0.5=3.26kNP?=0.5×(1.8+4.5)×1.35×0.5=1.49kN對(duì)于1-4層樓面：q,q?為樓面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的活載，計(jì)算如下：集中力矩：表2.17橫向框架活載(雪載)匯總表層M,(M?)次59層次5注：括號(hào)內(nèi)為雪荷載，雪載荷和均布活荷載不同時(shí)考慮。(3)活載(雪載)作用下的內(nèi)力計(jì)算1)活載(雪載)作用下等效荷載的計(jì)算梁上分布荷載由矩形和梯形、三角形兩部分組成，在求固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載化為等效均布荷載，等效均布荷載的計(jì)算如下。梯形荷載化為等效均布荷載的公式：pe=(1-2α2+α3)p三角形荷載化為等效均布荷載的公式： qa=(1-2α2+α3)q,=(1-2×0.32+0.33)×2.25(1qe2=5q?/8=5×1.35(0.95)q=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.32)活載(雪載)作用下的內(nèi)力計(jì)算梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算。由于結(jié)構(gòu)和荷載均對(duì)稱，故計(jì)算時(shí)可用半框架。柱線剛度不折減。①固端彎矩計(jì)算：根據(jù)各桿件的線剛度計(jì)算各節(jié)點(diǎn)桿端的彎矩分配系數(shù)：②梁端剪力由兩部分組成：a.荷載引起的剪力，計(jì)算公式為：q,為梯形荷載 b.彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即AB跨VA=-Vg=(MAB+MB)/LBC跨VB=-Vc=(MBc+MBc)/L③柱的軸力計(jì)算：頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計(jì)算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞表2.18活荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨54321層號(hào)B柱C柱N頂(kN)N底(kN)N頂(kN)N底(kN)N底(kN)54321表2.19雪荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨BC跨BC跨5432中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—40—1層號(hào)B柱C柱543212.9.3二次分配梁固端彎矩由公式求得。梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算。恒 中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—41—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—42—中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—43—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—44—中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—45—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—46—從表中數(shù)據(jù)可得，恒載下梁柱彎矩圖如圖2.11、活載下梁柱彎矩圖(雪載下梁柱彎矩圖)如圖2.12。卦尺尺PS3陽173.172BBACA A笑名他52.10橫向框架內(nèi)力組合結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、地震烈度、房屋高度等因素，由《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010可知本設(shè)計(jì)框架的抗震等級(jí)為二級(jí)。2.10.2承載力抗震調(diào)整系數(shù)對(duì)于軸壓比小于0.15的偏心受壓柱，因柱的變形能力與梁接近，故其承載力抗震調(diào)整系數(shù)與梁相同。各構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)γ詳見表2.23。受彎梁偏壓柱軸壓比<0.15軸壓比>0.15受剪構(gòu)件中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)492.10.3框架梁內(nèi)力組合各層梁的內(nèi)力組合結(jié)果見表2.25。表中Sck和S。兩列中的梁端彎矩M為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩(調(diào)幅系數(shù)取0.85,并已轉(zhuǎn)為柱邊彎框架梁在水平力和豎向荷載共同作用下，剪力沿梁軸線呈線性變化，彎矩則呈拋物線形變化(指豎向分布荷載)。因此，除取梁的兩端為控制截面以外，還應(yīng)在跨間取最大彎矩的截面為控制截面。還應(yīng)指出的是，在截面配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)采用構(gòu)件端部截面的內(nèi)力，而不是軸線處的內(nèi)力，梁端柱邊的剪力和彎矩應(yīng)按下式計(jì)算：式中：V',M'——梁端柱邊截面的剪力和彎矩；V,M——內(nèi)力計(jì)算得到的梁端柱軸線截面的剪力和彎矩；g,p——作用在梁上的豎向分布恒荷載和活荷載。當(dāng)計(jì)算豎向集中荷載或水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，則V'=V。剪力和彎矩的調(diào)整過程從略，結(jié)果見表附表。2.10.4梁跨間最大正彎矩組合的設(shè)計(jì)值抗震設(shè)計(jì)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，梁跨間最大正彎矩的確定方法相同?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，梁跨間最大彎矩應(yīng)是水平地震作用產(chǎn)生的跨間彎矩和相應(yīng)的重力荷載代表值產(chǎn)生的跨間彎矩的組合。由于水平地震作用可能來自左、右兩個(gè)方向，因而應(yīng)考慮兩種可能性，分別求出跨間彎矩，然后取較大者進(jìn)行截面配筋計(jì)算。以底層框架梁BD為例說明各內(nèi)力的組合下跨中彎矩的計(jì)算。對(duì)支座負(fù)彎矩的組合情況進(jìn)行計(jì)算，求跨中彎矩時(shí)，可根據(jù)組合前梁端軸線處彎矩值及梁上荷載設(shè)計(jì)值，由平衡條件確定跨間彎矩最大位置x,由圖2.14所示。中國礦業(yè)大學(xué)2011屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)—50—(q?=1.2×(18.45+0.5×0.9)=27.54kN/m在x=2.25m處YREMmax=0.75×(-159.33)=-11右震：YREMmx=0.75×(-175.23)=-132.在1.2SGk+1.4S+0.84Smk組合下左風(fēng)：M=-47.39kN·mMg=137.45kN·m在x=2.25m處說明x>2.25m在x=2.25m處說明x>2.25m中國礦業(yè)大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)—53—=-140.7kN·m(逆時(shí)針)=106.7kN>0在x=2.25m處=-147.3kN·m(逆時(shí)針)中國礦業(yè)大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)—54—q,=1.2×18.45+1.4×9=34.74q?=1.35×(8.45+0.98×9)=33.72kN/mq?=1.35×4.1=5.54kN/m說明x>2.25m右風(fēng)：在x=2.25m處說明x>2.25m2.10.5剪力計(jì)算梁端剪力設(shè)計(jì)值的調(diào)整：抗震設(shè)計(jì)組合時(shí)，框架梁端剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：VG——梁在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值；n——梁端剪力增大系數(shù)，二級(jí)框架為1.2;M'——梁右端彎矩值。以AB梁為例進(jìn)行說明：在1.2(Sck+0.5S%k)+1.3S。組合下需對(duì)AB梁梁端剪力進(jìn)行AB梁凈跨為7.05m左震下：M邊=99.84kN·mM邊=206.4kN·m右震下：M邊=-186.3kN·mM邊=-97.3kN·mVGb=0.5×(7.05×4.92+0.7×7.05×27.542.10.6框架柱的內(nèi)力組合在地震組合中，由于柱子為軸壓比大于0.15的偏心受力構(gòu)件，故承載力抗震調(diào)整系數(shù)γE取0.8,且一般采用對(duì)稱配筋，故應(yīng)從上述組合中求出下列最不利內(nèi)力：∑M——節(jié)點(diǎn)左右端截面順時(shí)針或反時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和。n——柱端剪力增大系數(shù)，二級(jí)框架取1.2。A上節(jié)點(diǎn)處M'=0M'=29.75kN·m(順時(shí)針)中國礦業(yè)大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)—58—N=967kNV=nvc(M'+M)/H,=1.2×(74.9+114.4N=726.9kNN=726.9kN N=997.43kN柱下端：M=157.1kN·mN=1003kN2.在1.2Sgk+1.4S+0.84Sw組合下左風(fēng)下：柱上端：M=20.35kN·mN=934.9kNN=970.9kN右風(fēng)下：N=987.06kN柱下端：M=52.31kN·mN=1023.06kN3.在1.35SGx+0.98SW+0.84S。組合下左風(fēng)下：柱上端：M=20.5kN·mN=971.35kN柱下端：M=-11.48kN·mN=1011.85kN右風(fēng)下：N=1023.51kNN=1064.01kN4.在1.35Scx+0.98S。x組合下柱下端：M=20.45kN·mN=1037.93kN5.在1.2Sck+1.4S。x組合下柱上端：M=46.47kN·mN=960.98kN柱下端：M=20.38kN·mN=996.98kN由上面五種內(nèi)力組合可得出下列最不利組合：右震下：柱上端：M=121.5kN·mN=967kNN=1003kN在1.35Sck+0.98Sx+0.84S。組合下右風(fēng)下：柱上端：M=72.74kN·mN=1023.51kNN=1064.01kN得左震下組合值：N=726.9kNN=762.9kN—62—以第一層AB梁為例說明框架梁截面設(shè)計(jì)的計(jì)算過程。1.AB梁的正截面受彎承載力計(jì)算從內(nèi)力組合表中可以得出，底層AB梁在1.2(Scx+0.5S%k)+1.3S組合中出現(xiàn)梁端最大彎矩及梁端最大剪力；在1.2Sgk+1.4SQ+0.84Smx組合下當(dāng)梁下部受拉時(shí)，按T形截面設(shè)計(jì)；當(dāng)梁上部受拉時(shí)，按矩形截面設(shè)計(jì)。由此規(guī)定可知，跨間按T形截面設(shè)計(jì)；梁端支座處按矩形截面設(shè)計(jì)。(1)跨間截面T形梁翼緣計(jì)算寬度的確定：2.梁凈距s,考慮b,=b+s,=250+3650=4000mm3.按翼緣高度h'考慮h=h-α,=700-35=665mm這種情況不起控制作用，故取b,=2500mm。梁內(nèi)縱向鋼筋選HRB400級(jí)鋼筋(f,=f'=360N/mm2),S?=0.518。下部跨間截面按單筋T形梁計(jì)算實(shí)際配筋取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2),滿足要求。(2)梁端截面將下部跨間截面的3業(yè)18的鋼筋伸入支座，作為支座負(fù)彎矩作用下的受壓鋼筋(A=760mm2),再計(jì)算相應(yīng)的受拉鋼筋A(yù)。ξ滿足要求。實(shí)取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2),實(shí)取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2)大截面面積的1/4,三、四級(jí)不應(yīng)少于2φ12。滿足要求。,配8@200HRB335鋼筋，滿足要求。梁端加密區(qū)的長度取max{1.5h,500},箍筋間距取min{h?/4,8d,100}mm,加密區(qū)箍筋2肢8@100,箍筋用s——箍筋間距。(1)剪跨比和軸壓比驗(yàn)算：I?/h=11.37<15,取ξ?=1.0=96.06mm2<Pmnbh=0.0,取ξ=1.0,取ξ=1.0故應(yīng)按構(gòu)造配筋，二級(jí)框架柱的中柱、邊柱截面縱向鋼筋的最小總配筋率為0.8%,同時(shí)柱截面每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%。故A=A?=Psmnbh=0.2%×500×500=500mm2總配筋率(3)柱斜截面受剪承載力計(jì)算由于剪跨比大于2,所以有：受剪截面滿足要求。由《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002中第11.4.9條規(guī)定：有上式可得：其中：N=1003kN<0.3fbh=0.3×14.3×500×500=1073kN故該層柱應(yīng)按構(gòu)造配置箍筋。柱箍筋加密范圍：柱端，取截面高度、柱凈高的1/6和500mm三者的最大值；底層柱，柱根不小于柱凈高的1/3;當(dāng)有剛性地面時(shí)，除柱端外尚應(yīng)去剛性地面上下各500mm。二級(jí)框架柱：箍筋加密區(qū)最大間距采用8d,100mm中較小值；箍筋最小直徑：8mm。綜上有：柱箍筋采用HRB335級(jí)鋼筋直徑8mm,加密區(qū)范圍1500mm,加密區(qū)箍筋間距100mm,加密區(qū)箍筋肢距200mm。柱端加密區(qū)的箍筋選用4肢蟲8@100,非加密區(qū)箍筋選用4肢蟲8@200。2.12基礎(chǔ)設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)資料，野外勘測成果與室內(nèi)土工試驗(yàn)成果表明，場地工程地質(zhì)條件較好?？碧缴疃葍?nèi)揭露的巖土地層全為第四系沖洪積層，巖性以粘性土為主。依據(jù)其物理與工程特性，可劃分為4個(gè)主層(編號(hào)為層①~層④)。層①粉質(zhì)粘土：黃褐色、褐黃色及棕黃色，偶見鈣質(zhì)條紋。硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深2.90～6.90m,層厚2.70～6.90m。層②粘土：棕黃、棕紅色及淺棕紅色，含鐵錳氧化物，含少量鈣結(jié)核，硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深4.50~14.0m,層厚1.00～8.50m。層③粉質(zhì)粘土：棕黃、褐黃等色，含少量鐵錳氧化物，偶有錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。據(jù)穿透的勘探點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，該層層底埋深18.5~25.8m,層厚2.40～3.00m。層④粉質(zhì)粘土：褐黃及棕黃等色，含氧化鐵和少量錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。該層最大揭露厚度3.50m,層底標(biāo)高67.47m。表2.27各地段地基土承載力特征值綜合表(單位：kPa)各地段fk值地層層序fak綜合值層①層②層③層④本設(shè)計(jì)選擇第①層粉質(zhì)粘土層作為持力層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值f=160kPa。采用獨(dú)立基礎(chǔ)，本節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容以軸線對(duì)應(yīng)框架邊柱B所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)為例，具體計(jì)算如下。該基礎(chǔ)設(shè)計(jì)材料選用混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,f,=1.43N/mm2,墊層采用C10,厚度h=100mm,鋼筋選用HRB335,f,=300N/mm2。2.12.1基礎(chǔ)梁截面尺寸選取本設(shè)計(jì)為二級(jí)框架，獨(dú)立基礎(chǔ)間應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)梁，基礎(chǔ)梁尺寸：h=(1/20~1/15)L=(1/20~1/15)×7500=mm,取h=450h=(1/35~1/25)l=(1/35~1/25)×7500=mm,取h=2502.12.2荷載計(jì)算設(shè)計(jì)手算部分為5層框架結(jié)構(gòu)，高度20.3m?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。對(duì)內(nèi)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)值的組合，選出最不利的基礎(chǔ)頂面內(nèi)力，選出豎向荷載與風(fēng)荷載組合所得的最大軸力及其對(duì)應(yīng)的剪力和彎矩，作為最不利的荷載.基礎(chǔ)梁頂?shù)臋C(jī)制磚墻砌到室內(nèi)地面標(biāo)高300mm處，機(jī)制磚墻總高為h?=0.15+0.9+0.3=1.35m,其上砌塊高h(yuǎn)?=3.9-0.3=3.6m.砌塊重(含門窗):2.4×[(3.6-0.7)×4.5-2.7×2.1]=17.7kN機(jī)制磚墻重：0.24×1.35×4.5×19=27.7kN基礎(chǔ)梁重：0.25×0.45×4.5×25=12.66kN該荷載設(shè)計(jì)值為：1.2×58.2.由柱傳至基頂?shù)暮奢d由一層A柱底內(nèi)力計(jì)算(補(bǔ)充1.2Sck+1.4Smk+0.98S。)得到的結(jié)果知：第二組Mmx=34.58kN·m,N=894.45kN,V=-3.7kN第三組Nx=1037.93kN,M=-20.45kN·m,V=16.35kN3.作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S力設(shè)計(jì)值分別為：假定基礎(chǔ)高度為600mm,則作用于基底的彎矩和相應(yīng)基頂?shù)妮S力設(shè)計(jì)值為：N=981.39+69.7=1051.09kN第二組：Mb=34.58-3.7×0.6=-32.36kN·mN=894.45+69.7=964.15kN第三組：M=-20.45+16.35×0.6=-10.64kNm2.12.3基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第5.2.4條規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)從載荷試驗(yàn)或其它原位測試經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值尚應(yīng)式中76、1——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，根據(jù)粘土的物理性質(zhì)，查地基承載力修正系數(shù)表η=0.3、η=1.6;b——基礎(chǔ)底面寬度，當(dāng)b≤3m按3m取，b≥6m按6m取，暫取3m;y——基礎(chǔ)底面以下土的重度，由地質(zhì)資料計(jì)算的γ=19.08kN/m3;Ym——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，取γm=20kN/m3。當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。故按假定的基礎(chǔ)高度可得，基礎(chǔ)埋置深度d為：由地質(zhì)資料選則粉質(zhì)粘土層為持力層，地基承載力特征值fk=160kPa基底面積：基底底板的面積可以先按照軸心受壓時(shí)面積的1.1～1.4倍估算：(其中1.25為考慮將荷載效應(yīng)的基本組合改為標(biāo)準(zhǔn)組合)考慮到偏心荷載作用下應(yīng)力分布不均勻，將A增加10%~40%,則A=(1.1~1.4)×5.35=5.89初故取A=l×b=3×2.5=7.5m2,由于b=2.5m,則不需對(duì)f進(jìn)行再次修正。W=bl2/6=2.5×32/6=3.75m3基礎(chǔ)尺寸如圖2.14所示：2.12.4地基承載力驗(yàn)算根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第5.2.1條規(guī)定，基礎(chǔ)底面的壓力應(yīng)符合下列要求：軸心受壓時(shí)：偏心受壓時(shí)：驗(yàn)算的條件則基礎(chǔ)底面壓力應(yīng)按下式計(jì)算：軸心荷載作用下：偏心荷載作用下：滿足要求。P=130.10+38=150.12kN/m2<f。滿足要求。P=102.84+38=140.84kN/m2<f。Pmn=119.08+38-2.27=P=119.08+38=157.08kN/m2<f,滿足要求。式中β——受沖切承載力的截面高度影響系數(shù)，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》A?——計(jì)算截面處沖切截面的水平投影面積；=(0.5+0.56)×0.56取第一組荷載設(shè)計(jì)值作用下的地基凈反力進(jìn)行抗沖切承載力計(jì)算，即F,=Ps,mx×A?=153.62×1.基礎(chǔ)抗沖切力滿足要求。基礎(chǔ)沖切示意如圖2.15所示。2.12.6基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板在地基凈反力的作用下，在兩個(gè)方向均將產(chǎn)生向上的彎曲，因此，需在底板兩個(gè)方向都配置受力鋼筋。需進(jìn)行配筋計(jì)算的控制截面，一般取在柱與基礎(chǔ)的交接處及變階處(對(duì)階形基礎(chǔ))。計(jì)算兩個(gè)方向的彎矩時(shí)，把基礎(chǔ)視作固定在柱邊的周邊挑出的懸臂板?；A(chǔ)配筋計(jì)算簡圖如圖2