五层大学教学楼设计(有结构图、建筑图,各种计算书)

内容摘要

本设计主要进行了结构方案中横向框架A，B，C，D轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载，风载的等效荷载以及各杆端的内力，然后用分层法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着内力组合找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。还进行地基设计。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。

关键词：框架结构设计内力组合

Abstract

The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis A，B，C，D，E，F. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.

Keywords : frames, structural design, Combine inside the dint

目录

第一部分：工程概况 (1)

建筑介绍、建筑地点、建筑类型、门窗使用、地质条件 (1)

梁、柱截面尺寸的初步确定 (2)

框架结构的计算简图 (2)

第二部分：楼板设计 (3)

屋面和楼面板的荷载计算 (3)

楼板计算 (4)

第三部分：次梁计算 (19)

荷载计算 (19)

次梁计算 (19)

截面设计 (20)

第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算 (23)

计算单元的选择确定 (23)

横梁、纵梁、柱线刚度的计算 (23)

恒载荷载计算 (25)

恒载内力计算 (30)

活载荷载计算 (38)

活载内力计算 (42)

梁、柱内力计算 (50)

第五部分：横向水平荷载作用下框架结构的内力计算 (57)

风荷载作用楼层剪力的计算 (57)

梁、柱线刚度计算 (57)

框架柱的侧移刚度D值计算 (57)

风荷载作用下框架内力计算 (59)

第六部分：横向框架内力组合 (65)

恒载作用下内力组合 (65)

活载作用下内力组合 (66)

风载作用下内力组合 (68)

第七部分：截面设计 (69)

框架梁设计 (69)

框架柱设计 (72)

裂缝验算 (79)

第八部分：电算比较 (84)

数据输入 (84)

数据输出 (85)

第九部分：基础设计 (91)

设计参数 (92)

柱下独基设计 (68)

第十部分：楼梯设计 (96)

楼梯板计算 (96)

平台板计算 (98)

平台梁计算 (99)

第十一部分：科技资料翻译 (101)

科技资料原文 (101)

原文翻译 (104)

第一部分：工程概况

一.工程概况

1.建设项目名称：辅助教学楼

本工程建筑功能为公共建筑，使用年限为50年；建筑平面的横轴轴距为8.1m ，纵轴轴距为5.4m 和4.5m ；内、外墙体材料为陶粒混凝土空心砌块，外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料，内墙装修喷涂乳胶漆，教室内地面房间采用水磨石地面，教室房间墙面主要采用石棉吸音板，门窗采用塑钢窗和装饰木门。全楼设楼梯两部。 2.建筑地点：苏州某地 3.设计资料：

1.3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.3m 左右的杂填土，以下为1.2～1.5m 左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为70kN/m 2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kN/m 2，可作为天然地基持力层。

1.3.2抗震设防要求：六度四级设防

1.3.3.底层室内主要地坪标高为±0.000，相当于黄海高程3.0m 。 1.3.4.地下潜水位达黄海高程

2.4-2.5m, 对本工程无影响。 4.主要构件材料及尺寸估算 1.4.1主要构件材料

框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件， 墙体采用混凝土空心砌块，

混凝土强度：梁、板、柱均采用C30混凝土，

钢筋使用HPB235，HRB 400二种钢筋。 1.4.2.主要构件的截面尺寸 （1）框架梁：

横向框架梁，最大跨度L=8.1m ，

h=（1/8~1/12）L=1000mm~675mm ，取h=800mm b=（1/2~1/3）h=400mm~266mm ，取b=300mm 纵向框架梁，最大跨度L=5.4m ，

h=（1/12~1/13）L=450mm~415mm ，取h=600mm b=（1/2~1/3） h=300mm~200mm ，取b=250mm （2）框架柱：

初定边柱尺寸400mm×600mm ，中柱500mm×500mm 角柱500mm×600mm ，一至五层框架柱混凝土强度等 C30。

c c

N

f A μ=

N F g n β=

其中，n 为验算截面以上楼层层数，g 为折算在单位建筑面

积上的重力荷载代表值，框架结构近似取18 kN/m2，F为按简支状态计算的柱的负荷面，β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。

抗震等级四级的框架结构轴压比 1.0

μ=，边柱和中柱的负荷面积分别是5.4m×4.05m和5.4m×5.4m。

边柱

3

2

1.3 5.4 4.0518105

178936

1.014.3

c

A mm

?????

≥=

?

中柱

3

2

1.25 5.4 5.418105

229405

1.014.3

c

A mm

?????

≥=

?

所以边柱取400mm×600mm，中柱取500mm×500mm。

5.框架结构计算简图和结构平面布置图

框架结构计算简图

第二部分：楼板设计

2.1屋面和楼面板的荷载计算

屋面和楼面板的荷载取自《建筑荷载规范》（GB50009—2001）。

教室采用水磨石地面

名称做法厚度（mm) 容重

(KN/m3)

重量

KN(m2)

彩色水磨石楼面白水泥大理石子面15 25 0.38 1:3水泥砂浆找平18 20 0.36 纯水泥浆一道 2 20 0.04 钢筋混凝土楼板120 25 3 板底20厚粉刷抹

平20 17 0.34

楼面静载 4.1

楼面活载 2 厕所采用地砖地面

名

称做法

厚度

（mm)

容重

(KN/m3)

重量

KN(m2)

厕所地砖铺实10 20 0.2 1：4干硬性水泥砂浆25 20 0.5 基层处理剂一遍0.05 C20混凝土0.5％找坡20 25 0.71 1：2.5水泥砂浆找平20 20 0.4 防水涂料 1.5 0.2 钢筋混凝土楼板120 25 3 板底20厚粉刷抹平20 17 0.34

楼面静载 5.4

楼面活载 2.5

不上人屋面

名称做法厚度（mm)

容重

(KN/m3)

重量

KN(m2)

非上人屋面

高分子卷材 4 12 0.05 1：3水泥砂浆找平20 20 0.4 憎水珍珠岩保温层60 4 0.24 1：3水泥砂浆找平20 20 0.4 1:6水泥焦渣找坡50 15 0.75 钢筋混凝土楼板120 25 3

板底20厚粉刷抹平20 17 0.34

楼面静载 5.2

楼面活载0.7

走道水磨石地面

名称做法厚度（mm) 容重(KN/m3) 重量KN(m2)

彩色水磨石楼

面白水泥大理石子面15 25 0.38 1:3水泥砂浆找平18 20 0.36 纯水泥浆一道 2 20 0.04

钢筋混凝土楼板100 25 2.5

板底20厚粉刷抹平20 17 0.34

楼面静载 3.6

楼面活载 2.5

2.2.楼板计算

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002），楼板长边l02与短边l01之比小于2时，宜按双向板计算。楼板长边l02与短边l01之比大于2，但小于3.0时，宜按双向板计算，当按沿短边受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。

根据本工程的实际尺寸，楼板全为双向板，楼板按照弹性方法进行计算。

双向板按弹性理论的计算方法：

①多跨连续双向板跨中最大正弯矩：

为了求得连续双向板跨中最大正弯矩，荷载分布情况可以分解为满布荷载g+q/2及间隔布置 q/2两种情况，前一种情况可近似认为各区格板都固定支承在中间支承上，对于后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支的。沿楼盖周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩，然后叠加得到各区格板的跨中最大弯矩。

②多跨连续双向板支座最大负弯矩：

支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得。

g

g

连续双向板的计算图示

（1）标准层楼板计算：

标准层楼板区格划分：

标准层楼板区格图

①板A

板A按四边固定计算：

一、基本资料：

1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/

2、荷载：

永久荷载标准值：g ＝ 4.10 kN/M2

可变荷载标准值：q ＝ 2.00 kN/M2

计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm

板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400

3、计算方法：弹性算法。

4、泊松比：μ＝1/5.

二、计算结果：

平行于Lx 方向的跨中弯矩Mx

Mx=(0.01393+0.02794/5)×(1.20×4.1+1.40×1.0)×4.22= 2.20kN·M 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：

Mxa =(0.03283+0.05809/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.11kN·M

Mx= 2.20 + 1.11 = 3.31kN·M

Asx= 257.92mm2，实配＝279.mm2)

ρmin ＝0.215% ，ρ ＝0.233%

平行于Ly 方向的跨中弯矩My

My =(0.02794+0.01393/5)×(1.20× 4.1+1.40× 1.0)× 4.22= 3.47kN·M 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：

Mya =(0.05809+0.03283/5)×(1.4× 1.0)× 4.22 = 1.62kN·M

My= 3.47 + 1.62 = 5.08kN·M

Asy= 257.92mm2，实配＝279.mm2)

ρmin ＝0.215% ，ρ ＝0.233%

沿Lx 方向的支座弯矩Mx'

Mx' =0.05610×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 7.73kN·M

Asx'= 265.06mm2，实配＝279.mm2)

ρmin ＝0.215% ，ρ ＝0.233%

沿Ly 方向的支座弯矩My'

My' =0.06765×(1.20× 4.1+1.40× 2.0)× 4.22 = 9.32kN·M

Asy'= 321.57mm2，实配150 (As ＝335.mm2)

ρmin ＝0.215% ，ρ ＝0.279%

②板B

一、基本资料：

1、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/铰支/铰支/固定/固定/

2、荷载：

永久荷载标准值：g ＝ 4.10 kN/M2

可变荷载标准值：q ＝ 2.00 kN/M2

计算跨度Lx = 5400 mm；计算跨度Ly = 4225 mm

板厚H = 120 mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB400

3、计算方法：弹性算法。

4、泊松比：μ＝1/5.

二、计算结果：

平行于Lx 方向的跨中弯矩Mx