某四层教学楼毕业设计

本科毕业设计

设计题目某高校教学楼设计

(A区边框架设计)

学院工学院

专业农业建筑环境与能源工程

毕业届别 2007届

姓名叶有飞

指导教师刘丽霞

职称讲师

甘肃农业大学教务处制

二〇〇七年七月

第一篇毕业设计任务书 ............................................................................................................... 1

中英文摘要 ..................................................................................................................................... 4

第二篇建筑设计 ........................................................................................................................... 5

第一章概述 ............................................................................................................................ 6

第二章总平面设计 ................................................................................................................ 7

第三章平面设计 .................................................................................................................... 8

第四章立剖面设计 .............................................................................................................. 10

第五章建筑构造设计 .......................................................................................................... 11

第三篇结构设计 ......................................................................................................................... 13

第一章楼盖设计 .................................................................................................................. 14

第二章楼梯设计 .................................................................................................................. 20

第三章框架结构计算 .......................................................................................................... 27

第1节水平地震作用下的内力计算 ........................................................................... 27

第2节竖向荷载作用下的内力计算 ........................................................................... 39

第3节内力组合 ........................................................................................................... 54

第4节框架配筋计算 ................................................................................................... 65

致谢 ............................................................................................................................................... 75

参考文献 ....................................................................................................................................... 76

第一篇

设计任务书

甘肃农业大学

本科生毕业设计（论文）任务书

专业农业建筑环境与能源工程学生姓名 _ 叶有飞_

一. 设计题目：某高校教学楼设计（A区边框架设计）

二. 设计资料

1. 气象条件

风荷载：主导风向为冬季北偏东风，夏季东南风；基本风压00.35kN/m2。

雪荷载：雪荷载标准值s00.2kN/m2。

2. 该地区为地震区，需考虑抗震设防，设防烈度为8度第二组。

3. 工程地质资料

该工程地质条件为：场区地势平坦，填土层约0.5m，以下为一般粘土，建筑所在场地为Ⅰ类场地。地基承载力设计值f150N/m2(E021kN/mm2)；地下水位：-10m 。

4. 屋面及楼面做法（见相关图集）

三.设计要点

第一部分：教学楼建筑设计

主要包括建筑物的平面组合，立面效果及剖面细部构造。造型美观大方，色彩搭配得当。根据使用要求选择合理的开间及进深、楼梯间大小、层高。合理配置教室，考虑卫生间的细部要求。

完成并提交的成果主要有：

1.绘制各层平面图及屋顶图平面图 2.立面图 3.剖面图

4.楼梯详图 5.单元放大图

第二部分：教学楼结构设计

进行梁柱计算应有正确的计算简图，选择合理的截面尺寸，满足抗震要求，依据梁、柱截面，通过计算确定梁、柱内力组合。依据梁、柱内力组合确定梁、柱截面的配筋，并且满足构造要求。

完成并提交的成果主要有

1. 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图

2. 荷载计算

3. 框架纵横向侧移计算

4. 框架在水平及竖向荷载作用下的内力分析

5. 内力组合及截面计算

6. 绘制各层结构平面图、框架配筋图、截面配筋图

四.毕业设计完成项目：

1. 中英文摘要

2. 设计总说明

3. 教学楼建筑设计

4. 教学楼结构设计

任务书发放时间：2006.3.1

毕业设计完成期限：2006.3.1—2006.6.10

指导教师：刘丽霞

毕业设计工作领导小组负责人：戚乐磊

某高校教学楼设计（A区边框架设计）

叶有飞

（甘肃农业大学工学院土木工程系03农建班，730070）

摘要：某高校教学楼设计，建筑面积约为7500m。整体五层，局部六层，采用现浇钢筋混凝土框架结构。建筑平面呈L型布置，造型美观大方，色彩搭配得当。本设计分为建筑和结构两大部分，建筑部分由设计总说明及建筑施工图组成；建筑设计确定：纵向柱距5.1m，横向6.9m，走廊3m，竖向层高3.3m，一层4.4m。结构部分以计算为主，包括楼盖设计、楼梯设计、框架设计及结构施工图设计等几部分；主要方法有底部剪力法、反弯点法、弯矩二次分配法等。关键词：建筑设计；结构设计；抗震验算；截面设计 2

A University Teaching Building Design (the A Area Frame Design)

Ye You-fei

(Gansu Agricultural University, college of engineering, 730070)

Abstract: The area of this university teaching building is approximately 7500m2.It is a five-floor construction in the whole, some part is six. Use the cast-in-place reinforced concrete portal frame construction. The construction plane assumes the L arrangement, the modeling appearance is elegant, color matching is appropriate. The architectural design determined that, the distance of longitudinal column is 5.1m, while transverse column is 6.9m and corridor is 3m; vertical height of floor is 3.3m, as for the first floor this height is 4.4m.This design divides into the construction and the structure two major parts, the construction part is composed of the design general rule and the building construction drawing. The structure part is primarily calculations, including ceiling design, staircase design, frame design, and structure construction drawing design and so on several parts. The main method is the bottom shearing force law, the point of inflection law, the curved distance two methods of distribution and so on.

Keywords: Architectural design; Structure design; Anti-quake checking calculation; Cross section design

第二篇

建筑设计

第一章概述

各类建筑物在进行设计时，应根据建筑物的规模、重要性和使用性质，确定建筑物在使用要求、使用材料、设备条件等方面的质量标准，并且相应确定建筑物的耐久年限和耐火等级。

本设计为某高校教学楼（A区、B区）设计，属于非生产性公共建筑。在设计过程中，要综合考虑它的功能、美观、总体规划、经济效果以及技术措施等建筑设计的要求。本设计为钢筋混凝土框架结构。

一建筑设计的内容

房屋的设计，一般包括建筑设计、结构设计和设备设计等几部分，它们之间既有分工，又相互密切配合。由于建筑设计是建筑功能、工程技术和建筑艺术的综合，因此它必须综合考虑建筑、结构、设备等工种的要求，以及这些工种的相互联系和制约。

某高校教学楼（A区、B区）设计中建筑设计的内容包括：总平面设计、平面设计、立剖面设计、建筑构造设计等几部分。

二建筑设计的过程

建筑设计一般分为初步设计、技术设计和施工图设计。本设计为某高校教学楼（A区、B区）设计属于小型工程，则在建筑设计工程中只包括初步设计和施工图设计两阶段。

具体设计过程如下：

1 设计前的准备阶段

包括：熟悉设计任务书、收集必要的设计资料、设计前的调查研究及学习有关政策规范等。

2 初步设计阶段

这是建筑设计的第一阶段，主要任务是提出设计方案。

3 施工图设计阶段

属于建筑设计的最后阶段。在本设计中此阶段的主要内容包括：确定全部工程尺寸和用料，绘制建筑、结构与全部施工图纸，编制工程说明书和结构计算书等。

第二章总平面设计

本工程为教学楼，位于兰州市某高校校园内，主体五层，局部六层，总建筑面积为7500m2。

一设计依据

1 《总图制图标准》GB/T50103—2001

2 《民用建筑设计通则》JGJ37—87

3 《建筑设计防火规范》GB16—87

4 某高校校区总体规划图

二场地概况

场区地势平坦，填土层约为0.5m，以下为一般粘土，建筑所在场地为Ⅰ类场地。地基承载力设计值f150kNm2(E021kNmm2)；地下水位：10m。

本工程中场地原为学校绿地。

三总平面布置

根据场地概况，本工程平面采用L型布置。主体采用南北走向，为了满足采光、通风等条件，以及充分利用规划用地，局部采用东西走向。南面为该工程的正面，前为校内主要通道路线，面对学生公寓和家属区，有利于满足交通流畅要求；北面为办公用地；西面是图书馆、实验楼、校医院等；东面是体育用地。教学楼四周环绕马路，位居学校中心地带，如此布置能够满足消防等要求。该地区主导风向为冬季北偏东风，夏季东南风，设计为南北及东西走向，通风效果也属最佳。

四总平面布置图

详见建筑施工图02，比例采用1：500。

第三章平面设计

建筑平面是建筑在水平方向房间各部分的组合关系。本设计中，考虑各房间的使用要求以及合理性布置，综合建筑物框架结构的特点，初步确定柱网的布置。

一使用部分的平面设计

本设计中使用部分即为教室。在平面设计中，每一个教室即为一个基本单元，其形状采用矩形，面积为70.38m2（其中大教室面积为105.57m2）。每个教室前后各设一道门，宽度均为1m。教室采光形式采用天然采光以及满足视听方面的要求下进行合理设计。使用部分还包括教师休息室、办公室以及卫生间。在首层中，设男女卫生间各两个，水房两个，面积为A区105.57m2、B区115.92m2；教师休息室一个，面积为47.61m2；二～五层中，每层多设一间办公室，面积为35.19m2。

二交通联系部分的设计

交通联系部分是人流通行和集散不可缺少的内容，这部分设计的主要内容有：

1交通路线简捷、明快、联系方便； ○

2人流通畅、紧急疏散时迅速安全； ○

3满足一定的采光和通风要求； ○

4力求节省交通面积，同时应考虑空间处理等问题。 ○

结合本建筑的具体要求，设置以下交通联系部分：

1 走廊——水平交通

本设计中，走廊采用内廊式，在建筑物中沿长向布置，其宽度为3m，这样可满足功能使用要求和防火疏散规定。考虑到内廊较长，利用自然光条件有限，所以结合灯光照明。

2 楼梯——垂直交通

楼梯设计主要根据使用要求和人流通行情况确定楼梯宽度和休息平台的宽度，选择适当的楼梯形式，考虑整幢建筑的楼梯数量，以及楼梯间的平面位置和空间组合。楼梯的位置应布置均匀，导向明确，显明易找，楼梯应靠外墙设置，以便直接采光。在满足人流安全疏散要求的条件下，人至楼梯的最大距离不应超过22m，则在本设计中设三部楼梯，一部设在门厅正对面，属于主要楼梯，另外两部分别设在北侧和东侧端头部分。

楼梯设计主要内容如下：

1由b2h600mm~630mm及层高等因素确定bh300mm150mm； ○

2楼梯间进深6.9m，开间5.1m，层高3.3m，设为11跑双跑楼梯； ○

3休息平台的深度不应该小于梯段的宽度，则平台深度设为2.5m,梯段宽度设为○

2.35m；

4梯段下净高和平台梁下净高设为2.9m2.2m，满足要求。 ○

三建筑施工图

平面的组合形式及楼梯详见建筑施工图03，04，05，06。

第四章立剖面设计

一立面设计

建筑立面是表示房屋四周的外部形象，是在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间下进行的。

本设计中，外立面上采用大面积的铝合金门窗，充分显示框架结构的特点。外墙面采用水刷石。建筑物室内外地坪差为600mm，设三个bh300mm200mm的台阶，在正立面门厅处设雨蓬，设两根圆形承重柱，采用大理石挂面。

二剖面设计

建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系，剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑物的层数，空间的组合和利用，以及在建筑物剖面中的结构和构造关系等。

1 层数的确定

根据建筑物的使用要求，城市规划要求，建筑物的功能，进而确定建筑物主体为五层，局部六层，局部突出层设为楼梯间。

2 层高的确定

根据使用要求、采光、通风、感观和模数，确定层高为3.3m，满足教室的使用要求，而且在满足使用要求的前提下，降低层高可降低建筑物的造价，故应控制层高。

三建筑施工图

立面详见建筑施工图07，08，09，10，11。

第五章建筑构造设计

一墙体

墙体的厚度应满足强度、稳定性、保温隔热、防火隔热等方面的要求，结合设计资料，取外墙为370mm，内墙为240mm，墙体采用灰砂砖填充。

二楼层

楼层地面由面层、结构层、抹灰层组成，考虑楼面荷载及板的跨度，除卫生间板厚取

100mm外，其余板厚取120mm。面层为了保护结构层免受磨损和腐蚀，为室内提供美好的

外观，并给人舒适的感觉，同时应注意防滑。

楼层具体做法见图2-1所示。

20mm厚水泥砂浆面层120mm厚现浇钢筋混凝土板结构层

15mm厚混合砂浆抹灰层

图2-1 楼板剖面

三屋面结构

该屋面上设女儿墙，且为上人屋面，屋面的具体做法见图2-2所示。

15mm厚水泥砂浆面层

40mm厚C20细石混凝土刚性防水层三毡四油铺小石子柔性防水层

15mm厚水泥砂浆找平层

40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找坡层80mm厚矿渣水泥保温层

120mm厚现浇钢筋混凝土板结构层15mm厚混合砂浆抹灰层

图2-2 屋面结构

四屋面排水

屋面排水采用有组织排水，即屋面雨水顺坡流入雨水管，再入散水流入排沟。屋面排水详见建筑施工图12。

五变形缝

变形缝有三种，即伸缩缝、沉降缝和防震缝。 1 伸缩缝

伸缩缝是将基础以上的建筑构件全部分开，并在两个部分之间留出适当的缝隙，以保证伸缩缝两侧的建筑构件能在水平方向上自由伸缩。缝宽一般在20mm~40mm。

2 沉降缝

沉降缝主要应在满足建筑物各部分垂直方向的自由沉降变形，故应将建筑物从基础到屋顶全部断开。本工程地基为一般地基，建筑高度为16.5m，故沉降缝宽度应取70mm。

3 防震缝

该地区为地震区，设防烈度为8度第二组，按照规范，防震缝一般取80mm~100mm。 4 变形缝设计

在设计时，缝宽以防震缝为主，构造以沉降缝为主，为了简单且能满足要求的前提下，使三缝合一，取变形缝宽度为80mm。

第三篇结构设计

第一章楼盖设计

一确定计算简图及分区

本设计为某高校教学楼(A区、B区)设计中A区楼盖设计。为了便于计算此处选标准层楼盖进行设计计算。计算简图见图3-1所示。

图3-1计算简图及区格网分区

由计算简图可知：Ⅰ lx5100,ly6900,则

Ⅱ lx3000,ly5100,则

lx6900

1.352 ly5100

lx51001.72 ly3000

由此可知，该标准层现浇楼盖为双向板肋形楼盖。其区格网分区见图3-1所示。

二设计资料

板厚选用120mm。20mm厚水泥砂浆面层，15mm厚混合砂浆顶棚抹灰，楼面活荷载标准值q2.0kNm2,混凝土为C20(fy9.6kNmm2)，钢筋为HPB235级(fy210kNmm2) 恒荷载分项系数1.2，活荷载分项系数1.3。

三荷载计算

20 mm厚水泥砂浆面层 0.02200.40kNm2 板自重 0.12253.00kNm2 15 mm厚混合砂浆顶棚抹灰 0.15170.26kNm2 恒荷载标准值 3.66kNm2

表3-1 弯矩计算（kNm）

续表3-1 弯矩计算（kNm）

恒荷载设计值 g3.661.24.392kNm2 活荷载设计值 q2.01.32.6m2 合计 pgq6.992m2

四按弹性理论计算

在求各区格板跨内正弯矩时，按恒载满布及活载棋盘式布置计算，取荷载：

gg

q2.64.3925.692kNm2 22q2.6

1.3kNm2 22

q

在g作用下，各内支座均可视作固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处；在q的作用下，各区格板内四边均可视为简支，跨内最大正弯矩则在板的中心点处，计算时，可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩值。

在求各中间支座最大弯矩时，按恒载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载。 pgq6.992kNm2

进行内力计算，计算简图及计算结果见表3-1所示。

由表3-1可见，板间部分支座弯矩是不平衡的，实际应用时，可近似取相邻两区格板支座的平均值，即：

'A—B支座：mx

(5.0210.40)7.71kNm 2

(13.7317.26)15.50kNm 2

(5.1413.86)9.50kNm 2

B—D支座：m'yC—D支座：m'y

而A—A支座、A—C支座、B—B支座弯矩是平衡的，实际应用时，可直接按相邻两区格板支座弯矩值计算。

五配筋计算

各跨中，支座弯矩都已求得，考虑A区格板四周与梁整体连接，乘以折减系数0.8，即近似按AS

算出相应钢筋截面面积，取跨中及支座截面：

fy0.95h0

h0x100mm,h0y90mm。具体计算见表3-2所示。

六阳台板计算

阳台板宽度为1m，故按照悬挑板进行设计。取1m板宽为计算单元，板厚度取

l1500100mm。 1515

荷载计算：

20 mm厚水泥砂浆面层 0.02200.40kNm2 板自重 0.1252.50kNm2 15 mm厚混合砂浆顶棚抹灰 0.15170.26kNm2 恒荷载标准值 3.16kNm2 恒荷载设计值 g3.161.23.792kNm2 活荷载设计值 q2.01.32.6kNm2 合计 pgq6.392kNm2 弯矩计算：

M

(gq)l26.3921.527.866kNm 22

配筋计算：

M7.866103

As493mm2

fy0.95h02100.9580

钢筋选配8@100，实际配筋面积As503mm2。副筋选配8@200。

BE支座：M

(7.86610.40)9.133kNm 2

配筋计算：

M9.133103

As572mm2

fy0.95h02100.9580钢筋选配10/12@160，实际配筋面积As599mm2。

DE支座；M

(7.86613.86)10.863kNm 2

配筋计算：

M10.863103

As681mm2

fy0.95h02100.9580

钢筋选配10/12@140，实际配筋面积As684mm2。

表3—2 双向板配筋计算

七板配筋图

详见结构施工图15。

第二章楼梯设计

一设计资料

某高校教学楼(A区)楼梯设计，平面布置如图3-2所示。根据《建筑结构荷载规范》的规定，教学楼楼梯的活荷载标准值为2.5kNm2。采用C20的混凝土，fc9.6Nmm2，

ft1.1Nmm2。钢筋为HPB235级（fy210Nmm2）和HRB335级（fy300mm2, 。板面做法：水磨石面层，自重标准值0.65kNm2。板底混合砂浆20mm厚，自b0.55）

重标准值17kNm3。

图3-2 平面布置图

二楼梯类型判断

l03m 故采用板式楼梯进行设计。

三计算单元选用

取1m的梯段宽为一个计算单元。

四计算简图如图3-2所示。

l0lnb30002003200mm

l1.05l1.0530003150mm取两者较小值为l

03150

mm 0n

五计算尺寸确定

1 斜板

1111~)l0(~)3150125mm~105mm25302530

 故斜板厚度取120mm

构造要求100mm~120mm

(

2 踏步尺寸确定

根据建筑性质，本设计为教学楼公共建筑，及构造要求b2h600mm~630mm，可以确定踏步尺寸为

bh300mm150mm。如图3-3所示。

cos

bab



300300150

0.894

3 平台梁尺寸

根据规范，平台梁为宽高200mm400mm 图3-3楼梯踏步尺寸 4 平台板

平台板厚度取80mm。

六楼梯斜板计算

1 荷载计算

水磨石面层 (0.30.15)0..3.3

0.98kNm 1.88kNm 3.36kNm

结构层 0.30.150.5斜板自重 0.12板底抹灰 0.02.894

.894

0.38kNm

恒载标准值 gk6.60kNm 恒载设计值 g1.26.607.92kNm 活载标准值 qk2.5kNm1.1m2.5kNm 活载设计值 q1.32.53.25kNm 2 内力计算

Mmax



(gq)l02(7.923.25)3.15211.08kNm 1010

3 配筋计算

斜板厚120mm，则h0120mm20mm100mm

M11.08106

s0.115 22

1fcbh01.09.61000100

rs

(12s)(120.115)0.939 22

M11.08106

AS562mm2

fyrsh02100.939100钢筋选取12@200，实际配筋AS565mm2。 4 构造要求

1) 梯段板中按构造要求配8@200分布钢筋。 2) 副钢筋选配10@200。

七休息平台板计算

1 平台板荷载

水磨石面层 0.65kNm 结构层 0.08252.00kNm 抹灰层 0.02170.34kNm 恒荷载标准值 2.99kNm 恒荷载设计值 gk1.22.993.59kNm 活荷载设计值 qk1.32.503.25kNm 合计 pgkqk3.593.256.84kNm 2 内力计算

M

110.080.22

pl026.84(2.50.2)4.07kNm 101022

3 配筋计算

平台板厚80mm，按单向板设计，板宽b1000mm,h080mm20mm60mm

M4.07106s0.118

1fcbh021.09.61000602

rs

(12s)(120.118)0.937 22

M4.07106

AS345mm2

fyrsh02100.93760

钢筋选配8/10@180，实际配筋AS358mm2。

八休息平台梁计算

1 平台梁荷载

梯段板传来 (7.923.25)平台梁传来 (

3.0

16.76kNm 2

2.52.0

0.2)6.849.23kNm 2

平台梁自重 1.20.2(0.40.08)251.92kNm 梁侧抹灰 1.20.02(0.40.08)1720.26kNm 合计 28.17kNm 2 内力计算

1. 取计算跨度: l05100mm

弯矩设计值: M剪力设计值: V3 配筋计算 1) 截面尺寸验算

hw40035

1.84 b200

28.175.1273.27kNm 10

28.17(5.10.24)68.45kN 2

0.25fcbh00.259.6200(40035)175.2kNV68.45kN 满足要求 2) 纵向受力钢筋计算

倒L形截面，近似按矩形截面计算

M73.27106

s0.28622

1fcbh01.09.6200(40035)

rs

(12s)(120.286)0.827 22

M73.27106fAS809mm20.2%bh160mm245tf%bh144mm2

yfyrsh03000.827365

钢筋选配218+120，实际配筋面积AS823mm2。

构造要求验算：23521820225176mm200mm 满足要求 3) 箍筋计算

0.7ftbh00.71.120036556.21kN68.45kN

不能简化计算，按计算配制箍筋。

VuV0.7ftbh01.25fyvnAsv1S

nAsv1

h0S

V0.7ftbh068.451030.71.12003650.1281.25fyvh01.25210365

验算最小配筋率：

nA0.128

min0.24ftf0.241.0.13%svsv10.064%

yvbS200

故按最小配筋率选配箍筋。

nAsv1

0.13% bS

由构造要求得：b200mm 可选用n2双肢

h400mm800mm 故箍筋可选用d6mm，Asv128.3mm

则S

nASV1228.3

218mm 既可选S220mmSmax250mm

b0.13%2000.13%

故选用双肢箍筋为6@220。 4) 架立钢筋选配

按构造要求l5.1m4m，故架立钢筋选配214。

九楼层处平台板设计

1 板厚

取80mm，按1m板宽计算。荷载与休息平台板荷载相同，既p6.84kNm 2 截面设计

计算跨度： l0ln弯矩设计值： M

hb0.080.2(1.030.2)0.97m 2222

(gq)l06.840.9720.64kNm 1010

平台板有效高度： h080mm20mm60mm

M0.64106

s0.0185 22

1fcbh01.09.6100060

rs

(12s)(120.0185)0.991 22

M0.64106

AS51.3mm2

fyrsh02100.99160

钢筋选配8@200，实际配筋面积As251mm。

十楼层处平台梁设计

平台梁截面尺寸：bh200mm400mm 1 荷载计算

梯段板传来 11.17

3.0

16.76kNm 2

1.030.2

0.2)6.844.21kNm 平台梁传来 (

平台梁自重 1.20.2(0.40.08)251.92kNm 梁侧抹灰 1.20.02(0.40.08)1720.26kNm 合计 23.15kNm 2 截面设计

取计算跨度： l05100mm 弯矩设计值：M剪力设计值：V3 配筋计算 1) 截面尺寸验算

hw400351.84 b200

23.155.1260.21kNm 10

23.15(5.10.24)56.25kN 2

0.25fcbh00.259.6200(40035)175.2kNV68.45kN 满足要求 2) 纵向受力钢筋计算

倒L形截面，近似按矩形截面计算

M60.21106

s0.23522

1fcbh01.09.6200(40035)

rs

(12s)(120.235)0.864 22

M60.21106

AS636.4mm20.2%bh160mm2

fyrsh03000.864365

45ftfy%bh144mm2

钢筋选配218+114，实际配筋面积AS509mm2153.9mm2662.9mm2。构造要求验算：23521814225170mm200mm 满足要求 3) 确定是否按简化计算配制箍筋

0.7ftbh00.71.120036556.21kNV56.25kN 故可以简化计算，按最小配筋率配制箍筋。按构造要求：b200mm，取n2双肢

h400mm800mm，取d6mm,Asv128.3mm

Vmax56.25kN0.7ftbh056.21kN且300mmh400mm500mm 箍筋最大间距Smax300mm 4) 计算最小配筋率及选配箍筋

svmin0.24ftf0.241.0.13%

y由sv

nAsv1228.6

218mm,取S220mmSmax300mm svmin得S

2000.13%bS

故箍筋选双肢6@220。

十一楼梯承重柱设计

为了使楼梯荷载以集中荷载的形式传递给框架结构，在休息平台梁处设两根构造柱。截面尺寸：bh300mm300mm

受力钢筋选配412，面积为As452mm2。箍筋选配双肢6@220。

十二楼梯设计配筋图

详见结构施工图16。

第三章框架结构计算

钢筋混凝土框架结构是由梁、柱通过节点连接组成的承受水平荷载和竖向荷载的结构体系。墙体只起围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点。广泛用于多层厂房、商店、办公楼、医院、教学楼及宾馆等建筑中。

由于梁、柱截面有限，侧向刚度小，在水平荷载作用下侧移大，属于柔性结构。本工程为抗震地区五层建筑设计。主要内容包括水平地震作用、竖向荷载作用、内力组合及配筋等几部分。

第1节水平地震作用下的内力计算

虽然地震作用来自任意方向，但在抗震设计时，一般只需且必须对结构纵、横两个主轴方向进行抗震计算。在本设计中，仅就横向框架在水平地震作用下的内力进行计算。主要采用的方法有底部剪力法、D值法等。 1 设计资料

混凝土：采用C25(fc11.9Nmm2)。

钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400(fy360Nmm2)，其余采用热轧钢筋

HPB235(fy210Nmm2)。

墙体：采用灰砂砖，其尺寸为240mm120mm60mm，重度r18kNm2。窗：铝合金窗，重度r0.35kNm2。门：木门，重度r0.2kNm2。 2 梁、柱尺寸的初步确定 1) 框架横梁截面尺寸

框架横梁截面高度h(

1111

~)l，截面宽度b(~)h。本结构中，取l6900mm， 12832

则框架横梁的截面尺寸为bh300mm700mm。 2) 框架柱截面尺寸

本设计为教学楼，可以假定柱截面尺寸为bh600mm600mm。 3 计算简图确定

框架柱编号及其截面尺寸如图3-4所示。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。

现以○14轴线框架进行计算，框架计算单元如图3-4所示。框架柱嵌固于基础顶面，框

架梁与柱连接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为0.60m，基础顶面至室外地坪通常取

0.50m，故基顶标高至0.00的距离定为1.10m，二层楼面标高为3.30m，故底层柱高

为4.40m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.30m。由此可绘出框架的计算简图如图3-5所示。

600×600600×600600×600600×600600×600600×600600×600600×600600×600600×600

600600600 图3-4 结构平面布置图

图3-5 计算简图

4 重力荷载代表值计算 1)荷载计算

A. 恒载标准值计算

1屋面 ○

找平层： 15mm厚水泥砂浆 0.015200.30kNm2 防水层（刚性）：40mm 厚C20细石混凝土防水 1.0kNm2 防水层（柔性）：三毡四油铺石子 0.4kNm2 找平层： 15mm厚水泥砂浆 0.015200.30kNm2 找坡层： 40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04140.56kNm2 保温层： 80mm厚矿渣水泥 0.0814.51.16kNm2 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12253.00kNm2 抹灰层： 15mm混合砂浆 0.015170.26kNm2 合计： 6.98kNm 2标准层 ○

面层：20mm厚水泥砂浆面层 0.02200.40kNm2 结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12253.00kNm2 抹灰层：15mm混合砂浆 0.015170.26kNm2 合计： 3.66kNm2 3梁自重 ○

bh300mm700mm

自重： 250.3(0.70.12)4.35kNm 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01(0.70.120.3)2170.30kNm 合计： 4.65kNm 4柱自重 ○

bh600mm600mm

自重： 250.60.69kNm

抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.010.64170.41kNm 合计： 9.41kNm 5外纵墙自重 ○标准层

纵墙： 1.10.37187.33kNm 铝合金窗： 0.351.80.63kNm 水刷石外墙面： (3.31.8)0.50.75kNm 水泥粉刷内墙面： (3.31.8)0.360.54kNm 合计： 8.71kNm 底层

纵墙： (4.41.8)0.371817.32kNm 铝合金窗： 0.351.80.63kNm 水刷石外墙面： (3.91.8)0.51.05kNm 水泥粉刷内墙面： (3.91.8)0.360.54kNm 合计： 19.54kNm 6内纵墙自重 ○

纵墙： (3.31.1)0.24189.50kNm 铝合金窗： 0.350.90.32kNm 水泥粉刷内墙面： (3.31.1)0.3621.58kNm 合计： 11.40kNm 7内隔墙自重 ○

内隔墙： 3.30.241814.26kNm 水泥粉刷内墙面： 3.30.3622.38kNm 合计： 16.64kNm 8女儿墙自重 ○

女儿墙： 0.60.37184.00kNm 水泥粉刷内墙面： (0.370.62)0.50.79kNm 合计： 4.79kNm

9楼顶间自重 ○

屋面： 6.98kNm2 墙体： 30.371819.98kNm B. 活荷载标准值计算 1屋面和楼面活荷载标准值 ○

由《荷载规范》查得：

上人屋面：2.0kNm2 楼面：2.0kNm2 2雪荷载标准值 ○

Sk1.00.20.2kNm2

屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取较大值。 2) 重力荷载代表值的计算

屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×雪荷载标准值

楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件的自重。

1屋面处的重力荷载标准值计算 ○

女儿墙和楼顶间的重力荷载代表值的计算：

G女儿墙g女儿墙l4.79(45.916.9)2600.67kN G楼顶间6.985.16.919.98(5.16.9)2725.15kN 屋面板结构自重值及构造层自重标准值：

G屋面板6.9845.916.85382.42kN

G梁250.3（0.70.12）（6.90.6）20250.3（0.70.12）（30.6）10

（0.40.12）（5.10.6）36879.30kN 250.2

G柱40250.60.6（

3.3

0.12）550.80kN 2

顶层的墙重：

G顶层墙

11（5.10.6）（8.711811.4013）16.64（6.90.6）141420.03kN22

G顶层G女儿墙G楼顶间G屋面板G梁G柱G顶层墙

600.67725.155382.42879.3550.801420.039558.37kN 2其余各层楼面处重力荷载标准值的计算 ○

G墙1420.0322840.06kN G梁879.30kN G楼面板3.66（45.916.81.510.2）2878.30kN G柱40250.60.6（3.30.12）1144.80kN G标准层G墙G梁G楼面板G柱

2840.06879.302878.301144.807742.46kN 3底层楼面处重力荷载标准值的计算 ○

3.4.0.12

G墙2840.063331.40kN 3.30.12G梁879.30kN G楼面板2878.30kN

3.4.0.12

G柱1144.801342.85kN 3.30.12G标准层G墙G梁G楼面板G柱

3331.40879.302878.301342.858431.85kN 4屋顶雪荷载标准值的计算 ○

Q雪q雪S0.2（45.916.8）154.22kN 5楼面板活荷载标准值的计算 ○

Q楼面q活S2.0（45.916.8）1542.24kN 6总重力荷载代表值的计算 ○

屋面处；G屋面处结构和构件自重0.5雪荷载标准值

9558.360.5154.229635.48kN（设计值为11562.58kN）楼面处：G楼面处结构和构件自重0.5活荷载标准值

7742.460.51542.248513.58kN（设计值为10216.30kN）底层处： G底层处结构和构件自重0.5活荷载标准值

8431.850.51542.229202.97kN（设计值为11043.56kN）故各质点的重力荷载代表值如图3-6所示。 5 框架梁、柱刚度计算 1) 框架梁的线刚度计算

本设计中楼面的做法为现浇式，对于边框架梁取I1.5I。

边跨梁：i边梁

EIlEIl

2.801071.5

0.30.735.22104kNm 6.9

0.30.7312.01104kNm

2.801071.5

中跨梁：i中梁



图3-6 各质点重力荷载代表值

2) 框架柱线刚度计算

A轴～○D轴底层柱：i底柱○

EIl

2.80107

0.646.87104kNm 4.4

0.64129.16104kNm 3.3

A轴～○D轴其余各柱：i○

余柱



l

2.80107

3) 框架梁、柱相对线刚度计算

令i余柱1.0，则其余各杆件的相对线刚度为： i边梁

i中梁

5.221040.57 49.1610

12.011046.871041.31 i底柱0.75 44

9.16109.1610

框架梁柱的相对线刚度如图3-5所示，作为各节点杆端弯矩分配系数的依据。 4) 柱侧移刚度的计算

各层每一根柱的D值见表3-3和表3-4；各层柱的总D值见表3-5和表3-6。

6 结构基本自振周期的计算

用假想顶点位移G计算结构的基本周期，结果见表3-7。

结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数00.6，则结构的基本周期为：

T11.70G1.70.6.10910.34s

7 多遇水平地震作用计算

由于该工程所在地区抗震设防烈度为8度第二组，场地土为Ⅰ类，由《建筑抗震设计规范》查得： max0.16 Tg0.30s

GeqGi0.8544379.1937722.31kN 由于TgT15Tg，故 1(

TgT1

)rmax(

0.300.9

)0.160.143 0.34

T10.341.4Tg1.40.30.42

则不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，即取n0。

图3-7 楼层水平地震作用标准值计算

如图3-7所示，对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：

FEK1Geq0.14337722.315394.25kN Fi

GiHi

FEK GHii

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见表3-8。

表3-8

F,V和u的计算

ui0.0056411

 满足位移要求。 h4.4780550

楼层最大位移与楼层层高之比：8 水平荷载作用下内力计算

框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法，计算过程和结果见表3-11和表3-12。其中，反弯点相对高度y值已在表3-9和表3-10中求得。

公式：Vij

Dij

下

Vijyh

Vi ；Mc上Vij(1y)h ；Mc

表3-9 ○A轴和○D轴框架柱反弯点位置计算

表3-10 B轴和C轴框架柱反弯点位置计算

表3-11 横向水平地震荷载作用下

A轴和D轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算

表3-12 横向水平地震作用下

B轴和C轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算

ibib上下r

公式梁端弯矩：Ml(McMc) Mblr(Mc上Mc下) r

ibibibib

梁剪力：Vb(MbMb)

柱轴力：Ni(VblVbr)k

ki

表3-13 横向水平地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力（以受压为正）标准值计算

图3-8 横向水平地震作用下M图（kN·m）

图3-9横向水平地震作用下V图（kN）

9.23

16.41

图3-10 横向水平地震作用下N图（kN）

第2节竖向荷载作用下的内力计算

竖向荷载作用主要是指建筑物本身的自重、一些活荷载及雪荷载等。主要采用的方法有弯矩二次分配法等。 1 竖向荷载下框架受荷总图 1) ○A轴～○B轴间框架梁楼梯传给梁的荷载:

(a) 活载作用下

ppp

(b) 恒载作用下

图3-11 板传荷载示意图图3-12 各层梁上作用的荷载

确定楼梯传递给梁的荷载时，要考虑楼梯的承重方式。一般分为墙承重和柱承重两种，本设计中采用柱承重，楼梯内受力梁总共有四根，其中两根包于纵墙内，另为两根介于平台板和梯段板之间，均称为平台梁。通过平台梁将楼梯荷载传递给与之相邻的梁上。

休息处平台梁传荷载：28.17楼层处平台梁传荷载：23.15屋面板和女儿墙传给梁的荷载：

确定板传给梁的荷载时，要一个区格板一个区格板的考虑。本设计中均为双向板，沿四角点作450线，将区格板分为四个小块，每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁。本结构中所选框架的屋面荷载传递示意图见图3-11和图3-12所示。

恒载：6.98活载：2.0

5.1

(120.2520.253)4.7920.64kN 2

5.171.86kN 2

5.159.06kN 2

5.1

(120.2520.253)4.55kN 2

A轴～○B轴间框架梁的荷载为： ○

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=4.6520.6425.29kNm

活载=板传荷载4.55kNm

楼面梁：均布荷载=梁自重+墙自重4.6516.6421.29kNm 集中荷载=休息平台梁传荷载71.86kN 集中荷载=楼层平台梁传荷载59.06kN （注：楼面梁中恒载中已含活载） 2) ○B轴～○C轴间框架梁楼面板和女儿墙传给梁的荷载：

恒载：6.98活载：2.0

4.7911.33kNm 28

1.88kNm 28

楼面板传给梁的荷载：

恒载：3.66活载：2.0

3.43kNm 28

1.88kN/m 28

B轴～○C轴间框架梁的荷载为： ○

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载4.6511.3315.98kN/m 活载=板传荷载1.88kN/m

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载4.653.438.08kNm 活载=板传荷载1.88kNm 3) ○C轴～○D轴间框架梁屋面板和女儿墙传给梁的荷载：

恒载：6.98活载：2.0

5.1

(120.2520.253)4.7920.64kNm 2

5.1

(120.2520.253)4.55kNm 2

楼面板和墙传给梁的荷载：

恒载：3.66

5.1

(120.2520.253)16.6424.96kNm 2

活载：2.0

5.1

(120.2520.253)4.55kNm 2

C轴～○D轴间框架梁的荷载为： ○

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=4.6520.6425.29kNm 活载=板传荷载=4.55kNm 4) ○A轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载

=4.79

5.15.15.15.15

4.65(0.6)6.9849.65kN 22228

5.155.1

4.06kN 282

顶层柱活载=板传荷载=2.0

标准层柱恒载=墙自重+梁自重+楼梯传荷载 =8.71(

5.15.15.15.10.6)4.65(0.6)2.990.8945.49kN 2222

标准层柱活载=楼梯传荷载=2.0

5.15.1

0.892.55kN 22

5.1

0.6)38.10kN 2

基础顶面恒载=底层外纵墙自重=19.54(5) ○B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

=4.65(

5.135.15.155.1

0.6)6.980.896.9861.20kN 222282

35.1

6.81kN 顶层柱活载=板传荷载=2.00.89

标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+楼梯传荷载 =4.65(

5.135.15.15.10.6)3.660.892.990.8938.83kN 22222

标准层柱活载=楼梯传荷载+楼梯传活载

=2.0

35.11.035.10.892.00.899.15kN 2222

6) ○C轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

=4.65(

5.135.15.155.10.6)6.980.896.9861.20kN 222282

5.155.135.1

2.00.8923.06kN 28222

顶层柱活载=板传荷载=2.0

标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =11.40(

5.15.135.155.10.6)4.65(0.6)3.66(0.89)50.32kN 222282

35.15.155.1

0.892.023.06kN 22282

5.1

0.6)22.23kN 2

标准层柱活载=板传荷载=2.0

基础顶面恒载=底层内纵墙自重=11.40(7) ○D轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载

=4.79

5.15.15.15.15

4.65(0.6)6.9849.65kN 22228

5.155.1

4.06kN 282

顶层柱活载=板传荷载=2.0

标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 =8.71(

5.15.15.155.10.6)4.65(0.6)3.6640.92kN 22282

标准层柱活载=板传荷载=2.0基础顶面恒载=墙自重=8.71(

5.155.1

8.13kN 282

5.1

0.6)16.98kN 2

框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3-13所示（图中数值均为标准值）。由于○A、D二轴线的纵梁线分别与该二轴柱的外边线齐平，故此二轴上的竖向荷载与柱轴线偏心，○

各偏150mm。同时，为了达到美观和使用方便的要求，教学楼走廊内没有突出柱，则○B、C二轴上竖向荷载与柱轴线也偏心，各偏150mm。 ○

2 重力荷载代表值的计算

图3-13 竖向受荷总图

1) 作用于屋面处均布重力荷载代表值的计算

恒载：gAB1.225.2930.35kNm gBC1.215.9819.81kNm gCD1.225.2930.35kNm 活载：qAB1.34.555.92kNm

qBC1.31.882.44kNm qCD1.34.555.95kNm

2) 作用于楼面处均布及集中重力荷载代表值的计算

恒载：gAB1.221.2925.55kNm

pAB11.271.8686.23kNm

pAB21.259.0670.87kNm

gBC1.28.089.70kNm gCD1.229.6135.53kNm 活载：qBC1.31.882.44kNm qCD1.34.555.95kNm 3) 由荷载代表值在屋面处引起的固端弯矩

恒载：M M M

AW,BW

gl230.356.92g120.41kNm MBW.41kNm ,AW1201212gl219.1832g14.39kNm MCW,BW14.39kNm

1212

BW,CW

CW,DW

gl230.356.92g120.41kNm MD.41kNm W,CW1201212ql25.926.92q23.49kNm MBW,AW23.49kNm

1212

活载：M M M

AW,BW

BW,CW

ql22.4432q1.83kNm MCWkNm ,BW1.831212ql25.926.92q23.49kNm MD.49kNm W,CW231212

CW,DW

4) 由荷载代表值在楼面处引起的固端弯矩恒载：M

Ab,Bb

piaibi2gl2



12l2

25.556.9286.232.54.4270.875.871.032

198.30kNm2

126.9M

Bb,Ab

piai2bgl2

2204.01kNm 12l

gBb,Cb

M M活载： M M

gl29.0732g7.28kNm MCb,Bb7.28kNm 1212gl235.536.92g140.97kNm MD.97kNm b,Cb1401212ql22.4432q1.83kNm MCbkNm ,Bb1.831212ql25.926.92q23.49kNm MD.49kNm b,Cb231212

Cb,Db

qBb,Cb

Cb,Db

5) 分配系数的计算

表3-14 分配系数的计算

6) 弯矩二次分配、梁端剪力及柱轴力的计算

用弯矩分配法求解重力荷载代表值下的弯矩，首先将各节点的分配系数填在相应的方框内，将梁的固端弯矩填写在框架相应的位置，然后将节点放松，把各节点不平衡弯矩同时进行分配。假定远端固定进行传递（不向滑动端传递）；右（左）梁分配弯矩向左（右）梁传递；上（下）柱分配弯矩向下（上）柱传递。实际上，弯矩二次分配法，只将不平衡弯矩分配两次，将分配弯矩传递一次，计算过程及结果见图3-14、图3-15，表3-15～表3-27，弯矩图见图3-16和图3-17。

上柱下柱右梁

77.0643.35-10.11左梁上柱下柱右梁-21.20-4.00-37.11-47.71-6.99-8.98左梁上柱下柱右梁47.7112.6737.119.8621.205.63左梁下柱上柱-43.35-77.066.0810.8177.34-24.3543.6377.34

-13.74-29.51-51.15-64.920.040.070.070.0944.123.9734.7634.7620.053.133.131.80-31.01-54.98-54.9812.3221.8421.8443.6377.3477.34

-24.41-13.77-29.51-51.151.091.891.89-64.922.400.15

44.124.3634.763.4334.7620.053.431.98-31.01-54.98-54.9812.3221.8421.840.39

77.34-25.9577.3443.63-14.64-29.51-51.15-64.921.392.402.403.050.3344.123.9234.7634.7620.051.783.093.09

-31.01-54.98-54.988.8015.6115.61

85.2763.46

-9.86-7.3449.58-5.73-31.48-55.08-3.62-6.33-4.75-68.86-7.9146.7912.1337.4328.0721.39

5.559.717.28

-35.24-45.11-60.624.205.377.22-23.03

-17.675-33.62

图3-14 恒载作用下横向框架弯矩的二次分配

上柱下柱右梁

8.461.390.78左梁上柱下柱右梁-4.33-1.87-9.75

-4.21左梁上柱下柱右梁9.752.834.331.26左梁下柱上柱-8.460.87-15.031.54-2.99-13.740.2700.48-0.010.60-0.017.15-1.435.63-1.123.25-0.65-5.17-9.162.942.941.66

-0.05-0.030.27-0.610.48-1.060.60-1.347.15-1.115.63-0.873.25-0.50-5.17-9.162.942.941.66

-0.05-0.030.27-0.610.48-1.060.60-1.357.15-1.185.63-0.923.25-0.54-5.17-9.16-0.26-0.45-0.05-0.030.29-0.640.51-1.13-0.64-1.417.58-0.076.06-0.063.47-0.03-5.87-1.58-7.52-2.02-2.72-4.77

图3-15 活载作用下横向框架弯矩的二次分配