土木工程专业毕业设计

郑州华信学院本科毕业设计任务书

院系： 建筑工程学院 专业： 土木工程 班级： 08土木工程5班 学号： 0803110541 姓名： 刘伟 指导教师： 李文霞 一、毕业设计题目

许昌卫生职业中等专业学校教学楼 二、毕业设计工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）

（一）毕业设计目标：

在老师的指导下，运用所学的基础知识和专业知识，通过完成住宅楼项目的设计任务，全面综合地解决建筑工程设计中遇到的各方面的问题，以达到初步了解与掌握一个建筑工程师实际工作的内容和设计工作的基本步骤和方法。熟悉常用规范，各种表格和标准设计图集。提高绘制施工图的技能、正确清晰地表达施工图的构造和意图。

（二）毕业设计任务、途径、方法、应掌握的原始资料（数据）、参考资料

以及设计要求等；

第一部分：调研收集资料 1．通过对已建的住宅楼的参观调研，了解：（1）教学楼的平面形状、单元组成、功能分区；（2）入口的安排及周围道路、建筑的关系；（3）主门厅的功能，楼梯在门厅中的位置及人流组织，门厅大小、空间高度及艺术处理；（4）教学楼房间的开间、进深尺寸，与其它房间的关系和处理；（5）外墙与柱子的关系、定位轴线；（6）卫生间的一般设计要求；（7）在平面上其它功能（如消防、配电等设施）的布置；（8）建筑物的立面色彩处理、室内外装修及所采用的新材料、新技术；（9）立面的表现对建筑物的影响；（10）檐口形式、屋面排水组织形式及设计；（11）剖面空间组合、净空高度和层高的确定，室内外高差等。

2．通过对在建的建筑物进行调研参观及查看设计阶段的施工图纸，了解：（1）一般教学楼，可采用哪几种结构形式，各有何优缺点； （2）阶梯教室或大空间房间的结构布置与设计；

（3）框架结构的形式有哪几种，各有何优缺点，在实际设计中应根据什么

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条件选择框架的结构形式；（4）基础有哪些形式，在实际设计中应如何选择基础的形式，基础的配筋及构造；（5）结构构件的连接，框架节点处理；（6）楼梯形式及做法；（7）变形缝的形式、做法及处理；（8）框-架结构内力计算可采用哪几种方法，有何简化假定，在实际设计中如何考虑房屋侧移计算；（9）如何写建筑设计和结构设计说明；（10）一套完整的结构施工图有哪些图纸组成，它们是怎样编排的，主要图纸绘制时要达到什么深度；（11）施工方法对结构设计有哪些影响和要求。

3．访问有经验的设计工程师，了解建筑常用的计算方法与电算程序等。 第二部分：建筑设计 1．题目及要求

（1）工程名称：许昌卫生职业中等专业学校教学楼 （2）工程地点：许昌县

（3）面积与层数：总建筑面积5500m2左右：层数5层。 （4）结构形式：框架结构 （5）功能要求：建筑布置主要有由门厅、教室、卫生间等组成。 （6）建筑设备 1）采用集中供暖； （7）建筑标准 1）建筑等级Ⅱ级；

2）防火等级地下Ⅰ级地上Ⅱ级； 3）采光等级Ⅱ级。 2．水文、地质、气象条件 （1）所用水文、气象资料详见《建筑设计资料集》Ⅰ（第二版）； （2）土壤冻结深度：0.4m； （3）场地地质情况、地下水位、抗震设防烈度：详结构设计部分。 3．严格遵守国家现行建筑设计规范 4．成果要求 根据任务书要求进行该工程的方案和施工图设计，以施工图设计为主。 （1）方案设计 1）总平面布置，安排主入口、道路、消防车道及停车场组织，绿化和景

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点组织等；

2）铅笔草绘主要平面、立面及剖面，标注主要尺寸，比例不小于1：200，图幅不限。

（2）施工图设计 最好计算机绘制，若手绘时要求用专门绘图笔，达到施工图深度，具体要求如下：

1）底层平面图 2）标准层平面图 3）顶层平面图

4）屋面排水组织设计图（自选） 5）正立面、背立面图各一个，必要时画出侧立面图。

6）剖面图（要求剖到楼梯） 7）详图2～3个，墙身剖面图，包括檐口详图，楼梯平面图等 8）门窗表，并简要说明主要的建筑构造用料做法，如地面、楼面、内墙、

顶棚、外墙、屋面、散水、台阶、坡道等；

9）建筑设计说明书：简要的建筑设计说明，如建筑性质、设计依据、建筑概况、建筑高程、总建筑面积、总使用面积、使用面积系数K值、建筑类别、耐火等级、抗震设防烈度、墙体材料及厚度、玻璃厚度及颜色、门窗材料及颜色等。其它需说明的内容如方案的特点、设计构思、疏散组织、平面组合、建筑造型处理等。

10）图纸规格与数量：2#及2#加长图自定，图纸至少7张。图例表示均

按《建筑制图标准》制图，要求线型分明，字体工整（采用用仿宋字）。

5．主要参考资料与文献

（1）《建筑构造》；（2）《房屋建筑学》；（3）《建筑制图标准》；（4）《房屋建筑制图统一标准》；（5）《高层民用建筑设计防火规范》；（6）《建筑设计资料集》第二版；（7）《中南地区通用建筑设计标准图集》；（8）《教学建筑设计规范》；（9）《民用建筑设计通则》；（10）其它有关的法规、条例等；（11）土木工程毕业设计指南。

第三部分：结构设计 1．设计基础资料

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（1）所用水文、气象资料详见《建筑设计资料集》Ⅰ（第二版）； （2）土壤冻结深度：0.4m； （3）场地地质资料：建设场地地处黄河泛平原区，地貌单元属黄河冲积平原，地势平坦，地面标高110m左右，由西南向东北微倾。场地范围内各层土质构成见附表。

（4）地下水位：勘察期间，在勘探深度15.60m以内未见到地下水，由于

地下水位埋藏较深设计和施工中可不考虑其影响。

（5）抗震设防烈度：7度。 2．结构方案的选择 在建筑方案的基础上，根据用途、高度、抗震设防烈度选择结构方案。 （1）确定结构承重体系（框架结构、框-剪结构、混合结构）。 （2）确定结构施工方案（现浇式、装配式、装配整体式）。 （3）确定柱网尺寸，进行梁、板、墙等结构平面布置（包含变形缝的划分）。 （4）根据地质资料及上部结构形式，确定基础形式、埋深。 （5）进行初步估算，确定结构构件尺寸。 3．结构计算，每人选一榀框剪计算 （1）确定框架计算简图。 （2）荷载计算：注意传力正确，防止少算和漏算。 （3）竖向荷载作用下的内力分析与计算。 （4）风荷载作用下的内力分析与计算。 （5）地震作用计算。 （6）荷载组合与内力组合。 （7）截面设计（配筋计算）、节点区设计及构造设计。 （8）电算分析内力并与手算结果对比。 （9）地基与基础的设计和计算。 （10）自选构件的设计和计算：包括楼梯、雨蓬、井式楼盖等。 4．绘制施工图 （1）基础平面布置图及配筋图 （2）框架柱配筋图（平法表示） （3）结构平面布置及板配筋图（标准层）

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（4）标准层框架梁配筋图（平法表示）

（5）自选构件施工图，如楼梯等。 图纸数量：图纸规格与数量：2#或2#加长图，图纸至少5张。按照《建筑结构制图标准》（GB/T 50105—2001）用计算机或手工绘制，手工绘制时要求用专门绘图笔。

5．整理设计说明和计算书

（1）内容包括：结构方案选择的依据、结构布置说明，结构设计的全过程，包括计算单元、计算简图、荷载计算、内力计算、内力组合、截面设计及基础、

楼梯等自选构件的设计计算等。

（2）要求：内容完整，条理分明，计算准确，图示清楚，字迹工整，装订

整齐。一律用钢笔书写或计算机打印，计算书要有前言和目录等。

6．参考资料与文献

（1）教材：《结构力学》、《钢筋混凝土结构》、《土力学地基与基础》、《多

层与高层结构设计》、《建筑结构抗震设计》及《建筑制图》等；

（2）各类制图标准、规范：建筑结构制图标准、建筑结构荷载规范、混凝土结构设计规范、砌体结构设计规范、建筑地基基础设计规范、建筑抗震设计

规范、高层建筑混凝土结构技术规程等；

（3）设计手册：《工民建专业毕业设计手册》、《建筑结构静力计算手册》、

《建筑结构设计综合手册》、《混凝土结构构造手册》等；

（4）建筑构件通用图集及中南地区通用建筑标准设计图集。

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第四部分：毕业答辩 1．答辩准备：

（1）校对图纸并修改。

（2）设计成果： A2或A2加长施工图12张以上、毕业设计说明书1份。 2．答辩内容：设计应用知识及大学所学课程内容，以设计应用知识为主。 毕业设计（论文）时间：2012 年 2 月 14 日至 2012 年 5月 25 日 计 划 答 辩 时 间： 2012 年 5月 28日 专业（教研室）审批意见：

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：

审批人（签字）

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郑州华信学院毕业设计开题报告表

设计题目 课题来源 学生姓名 社会生产实践 刘伟 许昌卫生职业中等专业学校教学楼 课题性质 专 业 工程设计 土木工程 指导教师 学 号 李文霞 0803110541 一、调研资料的准备 本建筑物为许昌卫生职业中等专业学校教学楼，总建筑面积5590m2；层数5层,整体采用框架结构。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。 调研资料如下： [1] 房屋建筑学（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2006. [2] 现行建筑设计规范大全.北京：中国建筑工业出版社，2005. [3] GB 50009-2001，建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2006年. [4] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010年. [5] GB 50007-2002，建筑地基处理规程.北京：中国建筑工业出版社，2005年. [6] 建筑结构设计规范应用图解手册.北京：中国建筑工业出版社 2006年. [7] 土木工程专业毕业设计指导书.合肥：合肥工业大学出版社 2008年. [8] 框架结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2011. 二、设计的目的与任务 毕业设计作为大学结束时间的一个实践环节，有着其不可替代的地位所在，它的重要性和必要性将会很明显的体现在将来的实际工作当中，它是大学阶段一个尤为重要的环节，是对我们大学期间所学知识的一次综合性和系统性的运用，要求我们做到知识的系统化、实际化，做到理论联系实际。 对本课题的研究将分为毕业实习、建筑设计、结构设计、毕业设计整理四个方面。毕业实习阶段，收集必要的设计原始资料，做好设计前的调查研究工作，参考同类型设计的文字及图纸资料。学习有关的国家法规及规范。 第 7 页 共 102 页

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运用所学的基础知识和专业知识，全面综合地解决建筑工程设计中遇到的各方面的问题，以达到初步了解与掌握一个建筑工程师实际工作的内容和设计工作的基本步骤和方法。熟悉常用规范，各种表格和标准设计图集。提高绘制施工图的技能、正确清晰地表达施工图的构造和意图。 在设计中认真贯彻“适用、安全、经济、美观”的原则，在深入研究建筑物的特点、发展趋势、内外环境、结构类型的基础上，精心地进行建筑施工图设计。运用建筑规律，结合平面、剖面的空间组合，进行建筑立面设计。注意与结构设计相协调。 三、设计的思路与预期成果 设计思路 依据毕业设计任务书，在熟悉设计要求的基础之上，对已学过的《建筑工程技术制图与识图》《房屋建筑学》等、做全面而系统的复习并且查阅有关住宅建筑的图集标准，对教学楼教室、卫生间、楼梯规范标准进行了解，并在施工现场进行实地考察学习。在经过全面系统的考察和查阅资料、规范、法律法规后，开始设计。 预计成果 预期成果应包括文献综述（不少于3000字）、文献翻译（不少于3000字）、设计说明书与图纸4部分内容。毕业设计说明书应包括与设计有关的阐述说明及计算，要求内容完整、计算准确、简洁明了、文字通顺、书写工整、装订整齐；字数应不少于8000字，包括目录、前言、正文、参考文献及附录等。图纸应包括建筑设计图与结构设计图，图面应布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，主要图纸应基本达到施工图深度；图纸数量一般为12张（按A2号图计），比例一般为1：100～1：200，详图可采用1：10～50。建筑图应包括设计说明、门窗表、建筑平面图（首层、标准层与顶层）；立面图、剖面图（见楼梯）、楼梯平面及剖面图；节点构造详图等内容。结构图应包括框架、梁、柱、板配筋图、楼梯平面及配筋图、节点详图等内容。 四、任务完成的阶段内容及时间安排 1．第八学期1-2周 毕业实习，完成毕业设计工作调研； 2．第八学期3-4周 毕业实习，完成毕业设计开题报告； 3．第八学期5-8周 毕业实习、完成建筑的初步设计方案； 4．第八学期9周 完成建筑施工图绘制； 第 8 页 共 102 页

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5．第八学期10-13周 进行结构计算，完成结构计算及结构施工图绘制； 6. 第八学期14周 完成设计说明； 7. 第八学期15周 完成文献综述，外文文献翻译，整理毕业设计材料，准备答辩。 五、完成设计所具备的条件因素： 用到的相关书籍、资料、规范、法律法规，包括建筑和结构，根据老师提供的资料在网上查询，做设计时查看应用。自己查询外部资料，学习应用，运用AutoCAD、天正建筑、PKPM等建筑软件，加上老师对软件应用的指导，保证毕业设计的顺利进行。 指导老师签名： 日期：

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院（系）名称 专业名称 学

号

土木工程 土木工程 20091937 徐杰 李敬元

学生姓名 指导教师

2013年5月10日

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目 录

第1章 绪论 ............................................................. 14 1.1建筑地点 .......................................................... 15 1.2建筑类型 .......................................................... 15 1.3建筑介绍 .......................................................... 15 1.4门窗使用 .......................................................... 15 1.5地质条件 .......................................................... 15 第2章 建筑设计说明 ..................................................... 16 2.1平面设计 .......................................................... 16 2.2剖面设计 .......................................................... 18 2.3立面设计 .......................................................... 18 2.4抗震设计 .......................................................... 19 2.5楼梯的设计 ........................................................ 20 2.6关于防火的设计 .................................................... 21 2.7基础工程设计 ...................................................... 21 2.8构造和建筑设计措施 ................................................ 22 第3章 结构设计说明 ..................................................... 28 3.1结构体系选型 ...................................................... 28 3.2其它结构选型 ...................................................... 28 第4章 结构设计计算 ..................................................... 29 4.1初估板、梁、柱的截面尺寸 .......................................... 29 4.2荷载计算（均采用标准值） .......................................... 31 4.3内力计算 .......................................................... 41 4.4 内力组合 .......................................................... 54 第5章 截面设计 ......................................................... 60 5.1框架梁 ............................................................ 60 5.2框架柱 ............................................................ 5.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 .................................... 72

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第6章 楼梯设计 ......................................................... 75 6.1设计参数 .......................................................... 75 6.2楼梯板计算 ........................................................ 75 6.3平台板计算 ........................................................ 76 6.4平台梁计算 ........................................................ 77 结 论 ................................................................... 79 致 谢 ................................................................... 80 参考资料 ................................................................. 81

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许昌卫生职业中等专业学校教学楼设计

摘要

本毕业设计题目是许昌卫生职业中等专业学校教学楼设计，该办公楼的总建筑面积大约是5590平方米，共五层，建筑高度为18.9米。本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系。基础采用基础。

本设计说明书中包括设计说明和设计计算书。其中计算书部分选取一品框架进行手算，配合电算进行校核。

设计说明的主要内容分为建筑说明和结构说明。建筑注重平面、立面和剖面的统一结合，以及和结构部分的联系，还有主要构件的施工做法。结构部分包括构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、框架横向侧移计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计及地基基础的设计等。

图纸包括二十张，其中建筑图九张，结构图十一张。

其中就行一品框架计算时，可用电算进行校核。电算步骤为：先用PMCAD软件进行结构平面布置，检查平面数据，输入次梁楼板，输入荷载数据，形成PK文件，画结构平面图，然后使用PK进行框架计算；最后用相关软件进行框架的空间结构计算，输出框架梁柱配筋梁，柱配筋图及内力计算结果。

关键词：毕业设计，框架结构，基础，内力组合

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Structure Design of Xuchang health occupation secondary

specialized school

Abstract

The theme of this graduation design is structure design of Xuchang health occupation secondary specialized school, College of Education Building The total building area is about 5590 and the total height is18.9. It consists of 5 stories. The building is a frame building made by reinforced concrete. Foundation use Independent foundation.

The design manual including design description and design calculation. Calculation of the book in which some selected goods framework of a hand count, checked with the ICC.

General description of the main design for the building instructions and description of the structure. Construction focus plane, elevation and profile of the unified integration and linkages and structural parts, as well as the main component of construction practices. Structural elements, including component size is initially set, the framework of the calculation diagram, load calculation, calculation of the framework of horizontal lateral, horizontal and vertical load frame under the force calculation and calculation of internal force composition, cross section design and Foundation design.

There are 20 drawings, of which 9 building plans, with eleven chart.

One on-line calculation of a product frame can be checked electricity operator. There are three steps in the course of automated counting, First, make a model of the

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building by PMCAD; Second, count the typical frame by PK; Last, count the whole space frame and put out the drawing that you wanted by related software.

Key words: Graduation design, Frame structure, Load combinations, Section

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第1章 绪论

1.1建筑地点

河南省许昌市许昌市卫生职业中等专业学校。

1.2建筑类型

五层教学楼，框架加气混凝土填充墙结构。

1.3建筑介绍

本教学楼建筑面积约5590平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，主梁取L1:300mm×700mm，L2:300mm×600mm，柱取500mm×500mm，楼板厚度取100mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。教学楼主要有普通教室、阶梯教室、办公室等。

1.4门窗使用

大门采用钢门，其它为木门，门洞尺寸为: M0821:800mm×2100mm, M1521:1500mm×2100mm, M1821:1800mm×2100mm,M2132:2100mm×3150mm 窗采用塑钢玻璃窗，洞口尺寸:

C1215:1200mm×1500mm,C1815:1800mm×1500mm

1.5地质条件

建设场地地处黄河泛平原区，地貌单元属黄河冲积平原，地势平坦，地面标高110m左右，由西南向东北微倾。勘察期间，在勘探深度15.60m以内未见到地下水，由于地下水位 埋藏较深设计和施工中可不考虑其影响。土壤冻结深度0.4m，抗震设防烈度为7度。

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第2章 建筑设计说明

建筑设计是整个工程设计中的主导和先行，需要在总体规划的前提下根据设计任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、材料设备、建筑经济及艺术等问题，合理解决建筑物内部使用功能和使用空间的安排，建筑物与周围环境、外部条件的协调配合，内部外部的艺术效果，细部的构造方案等问题。然后要正确选用建筑材料，根据建筑空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久、建造方便。另，要使建筑物做到适用、安全、经济、美观。

单体建筑是总体规划中的组成部分，单体建筑应符合总体规划提出的要求。建筑物的设计要充分考虑和周围环境的关系。建筑物是社会的物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还要考虑人们对建筑物在美观方面的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。

此次设计的材料工程教学楼采用框架结构，框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，现浇楼面也作为梁共同工作。框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间。

框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构。框架结构可形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。框架结构按施工方法的不同，又可分为：一，梁、板、柱全部在现场浇筑的现浇框架；二，楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；三，梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；四，梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。框架结构建筑平面布置灵活，可以形成较大的使用空间。框架结构的组成简单，只有框架柱和框架梁两种基本构件组成，便于构件的标准化、定性化，可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构。

2.1平面设计

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建筑平面集中反映各组成部分的功能特性和相互关系，及建筑与周围环境

的关系。另外，建筑平面还不同程度的反映了建筑的造型艺术及结构布置特征等。是在平面设计中，我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。平面、剖面和立面设计三者是紧密联系又相互制约。

从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两类。

2.1.1 使用部分平面设计

建筑平面中各个主要使用房间和辅助房间，是建筑平面组合的基本单元。本设计在使用平面设计中充分考虑了以下几点：注意了房间的面积、形状和尺寸满足室内使用活动和设备合理布置的要求；门窗的大小和位置考虑了房间的出入方便，疏散安全，采风通风良好；房间的构成注意使结构布置合理，施工方便，也要有利于房间之间的组合，所用材料应符合相应的建筑标准；室内空间，以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，应考虑人们的使用和审美要求。

现代教学建筑空间设计越来越注重空间使用的灵活性与适用性，以通用化、模块化、标准化为特征的建筑单元设计成为满足不同教学模式的有效手段。将教学楼按适用空间进行分类划分，通过单元模块化集成空间组织的方式，实现建筑从单元到整体的过程，每层设置大、中、小三种不同的教学单元，通过对大小不同的教学单元的使用效果和设计参数，确定合理的单元柱网布局。

对于辅助房间的平面设计，通常根据建筑物的使用特点和使用人数的多少，先确定所需设备的个数，根据计算所得的设备数量，考虑在整幢建筑中辅助房间的分布情况，最后在建筑平面组合中，根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这些辅助房间的面积、平面形式和尺寸。

2.1.2 交通联系部分设计

交通联系部分是把各个房间以及室内交通合理协调起来，同时又要考虑到使用房间和辅助房间的用途，减少交通干扰。楼梯是垂直交通联系部分，是各个楼层疏散的必经之路，同时又要考虑到建筑防火要求，本教学楼采用板式双跑楼梯，在整栋楼中设置三部。

本设计中交通联系部分设计能满足下列要求：交通线路简捷明确，联系通

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行方便；人流通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的通风采光要求；力求节省交通面积，同时考虑空间组合等设计问题。

2.1.3 平面组合设计

本建筑为框架结构，墙体为填充墙，只起维护分隔作用，承重结构与围护结构分工明确。框架结构本身并不形成空间，只为形成空间提供一个骨架。这就给自由灵活的分隔空间创造了十分有利的条件。框架结构对建筑平面组合较少，各部分空间的大小和平面布置可按功能特点作不同的处理。但各空间的形式和平面尺寸应尽量与柱网的排列形式和尺寸协调。

作为一个教学楼，需要良好的采光和通风条件，考虑到高峰期的人流疏散问题，以及教师工作至教室的来回方便路线，本设计充分考虑到这些问题进行了合理的平面组合。

2.2剖面设计

建筑剖面设计主要是根据功能和使用方面对立体空间的要求，结合建筑结

构和构造特点，来确定房间各部分高度和空间比例；考虑垂直方向空间的组合和利用；选择适当的剖面形式；进行垂直交通和采光、通风等方面的设计，使建筑物立体空间关系符合功能、艺术和技术、经济的要求。建筑平面与剖面是从两个不同的方向来表示建筑各部分的组合关系，因此，设计中的一些问题往往需要将平面和立面结合在一起考虑，才能加以解决。

综合教室、办公室和大厅等的层高要求，本工程层高定为3.9m。室内光线的强弱和照度是否均匀，不仅与窗在平面中的宽度和位置有关，而且还与窗在剖面中的高低有关。房间内光线的照射深度主要取决于侧窗的高度，侧窗上沿越高，光线的照射深度越远，进深较大的房间，为避免室内远离窗口处的照度过低，应适当提高窗上沿的高度。垂直交通包括三内部楼梯。门的高度根据人体尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。

2.3立面设计

建筑立面设计是根据建筑物的性质和内容，结合材料、结构、周围环境特

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点以及艺术表现要求，综合地考虑建筑物内部的空间形象、外部的体形组合、立面构图以及材料质感、色彩的处理等等，使建筑物的形式与内容统一，创造良好的建筑艺术形象，以满足人们的审美要求。

建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。

建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理[6]。

完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。

2.4抗震设计

《建筑抗震设计规范》规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。许昌地区抗震设防烈度为7度，必须进行抗震设防。

建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。本工程的抗震设防类别为丙类。丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定，本设计属于框架结构，7度设防，高度小于30m，所以为三级框架。

防震逢的最小宽度应符合下列要求：

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（1）框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜增加宽度20mm。

（2）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定。

2.5楼梯的设计

楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。直跑楼梯具有方向单一，贯通空间的特点，双分平行楼梯和双分转角楼梯则是均衡对称的形式，典雅庄重。双跑楼梯、三跑楼梯一般用于不对称的平面布局，既可用于主要楼梯，也可用在次要部位作为辅助性质的楼梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉楼梯和剪刀楼梯的形式，不仅有利于人流疏散，还可达到有效利用空间的效果。其它形式的楼梯，如：弧形梯、螺旋楼梯、旋转式、曲线式的使用，可以增加建筑空间的轻松活泼的感觉。

梯段净高（H）一般应大于人体上肢伸直向上，手指触到顶棚的距离。梯段净高应当以踏步前缘处到顶棚垂直线净高度计算。考虑行人肩扛物品的实际需要，防止行进中碰头产生压抑感，楼梯梯段净高不小于2200mm，平台部分的净高应不小于2000mm。梯段的起始、终了踏步的前缘与顶部凸出物内边缘的水平距离应不小于300mm。

为了适用和安全，每个梯段踏步一般不超过18步，也不应小于3步。梯段坡度的选择要从攀登效率、节约空间、便于人流疏散等方面考虑。一般在人流量大、安全标准较高或面积充裕的场所，其坡度可较平缓，适宜坡度30度左右。

[8]仅供少数人使用或不经常使用的辅助楼梯则允许坡度较陡（不宜超过38度）。

计算踏步高度和宽度的一般公式：2rgs600mm

r:踏步高度；g:踏步宽度；600mm：妇女、儿童平均踏步长度。本工程的踏步高度为150mm，踏步宽度300mm。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度为0.55+(0-0.15)m计算，并不应少于两股人流。（0-0.15m为人流在行进中人体的摆幅，公共建筑人流众多应取上限值）

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楼梯平台包括楼层平台和中间平台两部分。中间平台形状可变化多样，除满足楼梯间艺术需要外，还要适应不同功能及步伐规律所需尺寸要求。楼层平台：除开放楼梯外，封闭楼梯和防火楼梯，其楼层平台深度应与中间平台深度一致。

本工程楼梯的确定：本工程中采用两部双跑楼梯和一部两跑三段式主楼梯。

2.6关于防火的设计

玻璃幕墙的要求：

玻璃幕墙的窗间墙、窗槛墙等填充墙的材料应用非燃烧材料。如外墙面采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置不低于80cm的实体群墙或在玻璃幕墙内侧每层设自动喷水保护，其喷头间距不宜大于2m。

疏散楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。但电梯不能作为疏散楼梯用。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。

防火门：防火门分为甲、乙、丙三级，其耐火极限分别为1.2h、0.9h、0.6h。防火门应为向疏散方向开启的平开门，并在关闭后应能从任何一侧手动开启。用于疏散走道和楼梯间的防火门，还应具有顺序关闭的功能。

2.7基础工程设计

根据现行《建筑地基基础设计规范》和地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将基础分为三个安全等级：一级、二级、三级。本设计基础的安全等级为二级，对应于破坏后产生严重的后果，建筑类型为一般工业与民用建筑。基础按刚度分可分为：刚性基础和柔性基础；按构造分类可分为：基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础。

其中，基础是柱基础中最常用和最经济的型式。本工程采用基础。 基础埋置深度的选择应考虑：

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（1）建筑物结构条件和场地环境条件。

在保证建筑物基础安全稳定，耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深的先决条件。结构物荷载大小和性质不同，对地基的要求也不同，因而会影响基础埋置深度的选择。为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础宜埋置在地表以下，其最小埋深为0.5m ，且基础顶面宜低于室外设计地面0.1m，同时有要便于周围排水沟的布置[9]。

（2）工程地质条件 （3）水文地质条件

选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态： （1）地基冻融条件。

（2）建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施、基础的形式和构造。

（3）作用在地基上的荷载大小和性质。 （4）工程地质和水文地质条件。 （5）相邻建筑物的基础埋深。 （6）地基土冻胀和融陷的影响。

综合以上因素：本设计初选基础顶面到室外地面的距离为500mm，室内外高差为450mm，则底层柱高=4200+450+500=5150mm

2.8构造和建筑设计措施

建筑构造设计必须满足以下几点：

（1）必须满足建筑使用功能要求。由于建筑物使用性质和所处条件、环境的不同，则对建筑构造设计有不同的要求。为满足使用功能要求需要，在构造设计时，必须综合有关技术知识，进行合理的设计，以便选择、确定最经济合理的构造方案

（2）必须有利于结构安全。建筑物除根据荷载大小、结构的要求确定构件的必须尺度外，对一些零部件的设计都必须在构造上采取必要的措施，以确保建筑物在使用时的安全。

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（3）必须讲求建筑经济的综合效益。在构造设计中，应该注意整体建筑物的经济效益问题，即要注意降低建筑造价，减少材料的能源消耗；又要有利于降低经常运行、维修和管理的费用，考虑其综合的经济效益。另外，在提倡节约、降低造价的同时，还必须保证工程质量，绝不可为了追求效益而偷工减料，粗制滥造。

（4）必须注意美观。构造方案的处理还要考虑其造型、尺度、质感、色彩等艺术和美观问题。如有不当往往会影响建筑物的整体设计的效果。

总之，在构造设计中，要全面考虑坚固适用，技术先进，经济合理，美观大方。

2.8.1 墙体

墙体依其在房屋所处位置的不同，有内墙和外墙之分。按布置方向又可以分为纵横墙，按受力方式分为承重墙和非承重墙。根据墙体所处位置和功能的不同，设计时应满足下列要求：一、具有足够的强度和稳定性，墙体的强度与所用材料有关。墙体的稳定性通常可通过增加墙体厚度、增设墙垛、壁柱、圈梁等方法；二、具有必要的保温、隔热等方面的性能；三、应满足防火要求，做为墙体材料及墙身厚度，都应满足防火规范中相应燃烧性能和耐火极限所规定的要求。如划分防火区域、防止火灾蔓延，须设置防火墙等；四、应满足隔声要求，作为房间围护构件的墙体，必须具有足够隔声能力，以符合有关隔声标准的要求。此外还应考虑防潮、防水以及经济等方面的要求[10]。

2.8.2 基础

基础是建筑面地以下的承重构件，是建筑的下部结构，其作用是扩散上部结构的荷载，减小应力强度，最终将荷载传给地基。基础和地基具有不可分割的关系，但又是不同的概念，基础是建筑物与土层直接接触的部分，它承受建筑物的全部荷载，并把他们传给地基，基础是建筑物的一个组成部分，而地基是基础下面的土层，承受由基础传来的整个建筑物的荷载。地基不是建筑物的组成部分。

地基分两种：一是天然土层具有足够的承载能力，不需人工处理就能承受建筑物全部荷载的叫天然地基。一是当上部荷载叫大或土层承载能力叫弱，缺

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乏足够的坚固性和稳定性，必须经人工处理后才能承受建筑物全部荷载的叫人工地基。

基础要求坚固、稳定，并能抵抗冰冻和地下水的侵蚀。基础的大小取决于荷重的大小、土壤的性质、材料的性能以及承重的方式。本工程采用柱下条形基础，该类基础在其纵、横两个方向均产生变曲变形，故在两个方向的截面内场存在剪力和弯短，柱下条形基础纵向的剪力与弯短一般则由基础梁承担，基础梁的纵向内力通常可采用简化法（直线分布法）或弹性地基梁法计算。

2.8.3 楼地层

楼地层是建筑物水平方向的承重构件，并对墙身起着水平支撑作用，增强房屋的刚度和整体性。又是建筑物分隔水平空间的构件，分为楼板层和地面层。楼板层将楼面荷载传至墙柱及基础，并对墙体起水平支撑作用。楼板层包括面层、结构层、天花三部分，要求刚性好、坚固、耐磨、隔声、防火。楼板层根据结构层的主要用料分为钢筋混凝土楼层、木楼层、钢楼层和砖楼层四类；地面层主要由基层和面层组成。基层可直接做在地基上。当地面太低、太潮或填土要求过高时，也可做成架空式的。面层是直接承受各种荷载、摩擦、冲击的表面层，有整体式地面、铺贴地面、木地面以及砖地面和灰渣地面等等。由于地面层贴近土壤，因此要求防潮、防腐，此外还应注意保温、耐磨、不易起灰、并有一定弹性等等要求。

2.8.4 屋顶

屋顶是房屋最上层覆盖的外围护结构，其主要功能是用以抵御自然界的风霜雨雪、太阳辐射、气温变化和其他外界不利的因素，以使屋顶覆盖下的空间有一个良好的使用环境。因此，要求屋顶在构造设计时要注意解决防水、保温、隔热以及隔声、防火等问题。一般分为平屋顶、坡屋顶、曲面屋顶等其它形式的屋顶。本工程采用平屋顶，其排水坡度为2%。屋顶设计满足功能，结构、建筑艺术三方面要求。本工程采用女儿墙外排水。屋面采用刚性防火屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。

2.8.5 装饰

在装饰上不追求豪华，重视材质，崇尚自然，和谐，突出重点，创造出与

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建筑物身份相称的朴实、典雅。外墙为粉红色10x10面砖，配上白色的塑钢窗，茶色，砖红色装饰。室内采用彩色陶瓷面砖地面，在卫生间内采用地砖防水楼面。

2.8.6 门窗工程

1.在生产加工门、窗之前，应对门窗洞口进行实测。

2.玻璃幕墙由业主确定专业厂家，由厂家提供图纸，经业主及设计部门认可后方可施工。玻璃幕墙的安装和施工应严格遵守超现行的玻璃幕墙工程技术的要求。

3.玻璃幕墙的物理性能、风压变形性能、雨水渗透性能、空气渗透性能和保温性能应符合现行的等级要求。玻璃幕墙在钢筋混凝土结构面上的铁件须预埋，不得后打，不可使用膨胀螺栓。

4.门窗安装前预埋在墙或柱内的木、铁构件应做防腐、防锈处理。 2.8.7 油漆构件防腐、防锈工程

1.有埋入混凝土及砌块中的木质构件均须做好防腐处理，满涂焦油一道。屋面架空硬木版须经防虫、防腐处理后方可使用，面刷酚酞清漆。

2.所有埋入混凝土中的金属构件须先除锈，刷防锈漆饿二道；所有露明金属构件（不锈钢构件除外），均须先除锈刷防锈漆一道，再刷油漆二道。

3.所有室内木质门窗均需打腻子，磨退后刷底漆一道，再刷调和漆二道。 4.建筑细部具体构造做法。 （1）屋面做法： 选用细石混凝土防水屋面

1.防水层：按屋面说明附表2选用；

2.找平层：1:3水泥砂浆，砂浆中掺聚丙烯或锦纶-6纤维0.75-0.90kg/m3； 3.找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡； 4.结构层：钢筋混凝土屋面板。 （2）楼面做法： ` 选用陶瓷地砖楼面

1.8-10厚地砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝；

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2.20 厚1:4 干硬性水泥砂浆； 3.素水泥浆结合层一遍； 4.120厚钢筋混凝土楼板。 （3）地面做法： 选用陶瓷地砖地面

1.8-10厚地砖铺实拍平，水泥浆擦缝； 2.20 厚1:4干硬性水泥砂浆； 3.素水泥浆结合层一遍； 4.120厚钢筋混凝土楼板。 （5）内墙做法： 选用水泥砂浆粉刷墙面

1.刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水=1:4； 2.15厚2:1:8水泥砂浆，分两次抹灰； 3.5厚1:2水泥砂浆。 （6）外墙做法： 选用水泥砂浆粉刷墙面

1.刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水=1:4； 2.15厚2:1:8水泥砂浆，分两次抹灰； 3.5厚1:2水泥砂浆。 （7）墙基防潮： 采用防水砂浆防潮层

20厚水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处 （8）踢脚做法： 采用水泥砂浆踢脚 1.15厚1:3税基砂浆； 2.10厚1:2水泥砂浆抹面压光。 （9）卫生间做法：

1.4-厚马赛克，素水泥浆擦缝 2.3-4厚水泥胶合层 3.20厚1:3水泥砂浆找平层

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4.素水泥浆结合层一道 5.100厚钢筋混凝土楼板 （10）女儿墙做法 6厚水泥砂浆罩面 12厚水泥砂浆打底 200厚空斗砖 20厚水泥砂浆找平

本设计工程建筑立面设计力求给人一种均衡、和谐的感觉，与环境融于一体，充分体现了建筑物的功能，通过巧妙组合，使建筑物创造了优美、和谐、统一而又丰富的空间环境，给人以美的享受。

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第3章 结构设计说明

3.1结构体系选型

采用钢筋混凝土现浇框架体系，柱网布置如下图所示：

图3.1 柱网布置图

3.2其它结构选型

（1）屋面结构：采用现浇混凝土钢筋混凝土承重结构，上人屋面； （2）楼面结构：采用现浇钢筋混凝土楼板； （3）楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯； （4）基础形式：采用十字交叉型基础； （5）基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。

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第4章 结构设计计算

4.1初估板、梁、柱的截面尺寸

（1）板的截面尺寸：采用现浇钢筋混凝土板 板1：7/2=3.5>2 为单向板计算 板2：7/3.47=2.02>2 按单向板计算 板3：7/2.73=2.56>2 按单向板计算 （2）柱的截面尺寸： 按层高确定柱子的截面尺寸

底层柱高：H=D-D1+h0+d

=(1/12~1/14)H总-(1/4~1/8)l+ h0+d =4.8m

注：D——基础埋深（取较大值）；

D1——基础梁高（取较大值）； h0——底层层高； d——室内外高差。

其他层柱高：均取3.6m（等于该层层高）。

柱截面尺寸：b=(1/12~1/18)×40=350~233mm，所以初选柱截面尺寸

b×h=500×500mm，内外柱相同。

柱惯性矩：IC=1/12bh3=0.52×1010mm4 （3）梁的截面尺寸： KJL1：l=6900mm

h=(1/8~1/12)l=863~575mm 取h=700mm b=(1/2~1/3)h=350~233.3mm 取b=300mm

梁截面尺寸取b×h=300×700mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.86×1010mm4 KJL2：l=2700mm

h=(1/8~1/12)l=338~225mm 取h=600mm

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b=(1/2~1/3)h=300~200mm 取b=300mm

梁截面尺寸取b×h=300×600mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.54×1010mm4 KJL3：l=6000m

h=(1/12~1/16)l=500~375mm 取h=500mm b=(1/2~1/3)h=250~125mm 取b=200mm

梁截面尺寸取b×h=200×500mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.21×1010mm4 KJL4：l=3300mm

h=(1/8~1/12)l=412.5~275mm 取h=400mm b=(1/2~1/3)h=300~200mm 取b=200mm

梁截面尺寸取b×h=200×400mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.11×1010mm4 次梁1：l=6900mm

h=(1/12~1/16)l=575~432mm 取h=600mm b=(1/2~1/3)h=300~200mm 取b=300mm

梁截面尺寸取b×h=300×600mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.54×1010mm4 次梁2：l=6600mm

h=(1/8~1/12)l=825~550mm 取h=700mm b=(1/2~1/3)h=350~233.3mm 取b=300mm

梁截面尺寸取b×h=300×700mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.86×1010mm4 次梁3：l=4500m

h=(1/12~1/16)l=375~282mm 取h=400mm b=(1/2~1/3)h=200~133mm 取b=200mm

梁截面尺寸取b×h=200×400mm，梁惯性矩IC=1/12bh3=0.11×1010mm4 （4）梁、柱线刚度计算：

由公式i=EI/l得，且考虑到现浇层的楼面可做为梁的有效翼缘，对中框架取I=2.0IO,对所取的计算单元则有：

表4.1 柱的刚度计算

梁号 KL1 截面b×h(mm) 300×700 跨度(mm) 6900 惯性矩Ib(mm4) 0.86×1010 中框架ib=2EIb/l(KN.m) 7.48×104 第 31 页 共 102 页

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KJL4 柱号 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

取i=3.00×104 KN.m为基准值，其它梁、柱线刚度如图所示：

200×400 截面b×h(mm) 500×500 500×500 500×500 500×500 500×500 2700 柱高(mm) 5200 3900 3900 3900 3900 0.11×1010 惯性矩Ic(mm4) 0.52×1010mm4 0.52×1010mm4 0.52×1010mm4 0.52×1010mm4 0.52×1010mm4 2.44×104 线刚度ic=EIc/h(KN.m) 3.00×104 4.00×104 4.00×104 4.00×104 4.00×104

图4.1 梁、柱线刚度示意图

4.2荷载计算（均采用标准值）

计算单元选取：

选取一榀框架，综合考虑水平荷载、竖向荷载的作用影响范围，则所选取的框架计算单元如下图所示：

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图4.2 一榀框架计算单元示意图

4.2.1 恒载计算

（1）屋面（07J120） 屋面22 2.24KN/m2 现浇板100厚 0.10×26=2.6 KN/m2 顶1 0.24 KN/m2

合计 5.08 KN/m2

（2）楼面（05J1） 楼面10 0.70 KN/m2

现浇板100厚 0.10×25=2.5 KN/m2 顶1 0.24 KN/m2

合计 3.44 KN/m2

（3）女儿墙（07G120） 外墙18C 0.66 KN/m2

墙体 0.25×1.5×7=2.1 KN/m2

合计 2.76 KN/m2

（4）外纵墙自重

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底层（05J1） 外墙2 20×0.02×(4.65×6.6-2×1.8×1.8)=9.68KN

内

17×0.02×(3.5×6.6-2×1.8×1.8)=5.65KN

墙

7×0.25×(3.5×6.1-2×1.8×1.8)=26.02KN

铝合金窗 0.13×2×1.8×1.8=0.84 KN

合计 42.19 KN

标准层（05J1） 外墙2 20×0.02×(3.2×6.6-2×1.8×1.8)=5.86KN

内

17×0.02×(3.2×6.6-2×1.8×1.8)=4.98KN

墙

7×0.25×(3.2×6.1-2×1.8×1.8)=22.8KN

铝合金窗 0.13×2×1.8×1.8=0.84 KN

合计 34.48KN

（5）内纵墙自重

底

层

（

05J1

）

内

墙

7 体

墙

7 体

墙

7

2×17×0.02×(3.5×6.1-0.9×2.1)=13.23KN

墙

7×0.25×(3.5×6.7-0.9×2.1)=37.73KN

木门 0.2×0.9×2.1=0.37KN

合计 51.33 KN

标准层（05J1） 内墙7 2×17×0.02×(3.2×6.1-0.9×2.1)=12.0KN

墙

7×0.25×(3.2×6.1-0.9×2.1)=34.21KN

木门 0.2×0.9×2.1=0.37KN

合计 46.58KN

（6）柱自重

体 体

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底层 0.5×0.5×3.5×25+0.02×3.5×0.5×4×20=24.68KN 2~5层 0.5×0.5×3.2×25+0.02×3.2×0.5×4×20=22.56KN （7）次梁自重（沿每米） 0.5×0.25×27=3.38 KN/m （8）主梁自重

L=6900 0.7×0.3×27=5.67 KN/m L=2700 0.4×0.2×27=2.16 KN/m

（9）房间内屋面均布恒载 5.6×3.3+5.67=24.15 KN/m （10）房间内屋面集中恒载（因受次梁影响）

边柱 1/2×3.3×3.9×5.6×2+5.67×6.6+3.38×3.3×2×1/2+2.76×6.6=138.87 KN 中柱 1/2×3.3×3.9×5.6×2+5.67×6.6+3.38×3.3×2×1/2=120.72 KN （11）走廊内屋面均布恒载 2.16 KN/m

（12）走廊内屋面集中恒载 2×3.3×2.16/2×5.6=39.92 KN （13）房间内楼面均布恒载 3.94×3.3+5.67=18.67 KN/m （14）房间内楼面集中恒载

边

1/2×3.3×3.9×3.94×2+5.67×6.6+3.38×3.3+34.48+1/4×6.6×3.9×(0.25×7+0.04×17)

=150.3 KN 中

1/2×3.3×3.9×3.94×2+5.67×6.6+3.38×3.3+46.58+1/4×6.6×3.9×(0.25×7+0.04×17)

=162.4KN

（15）走廊内楼面均布恒载 2.16 KN/m

（16）走廊内楼面集中恒载 2×3.6×2.16/2×3.94=30. KN （17）梁端弯矩

由于本方案中柱为无偏心布置，故无梁端弯矩。 恒载作用下的计算简图：

柱 柱

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图4.3 恒载作用下计算简图

4.2.2 活载计算 （1）屋面均布活载

上人屋面活荷载与雪荷载不同时考虑。因为雪荷载小于活荷载，取活荷载计算，对上人屋面、活荷载为2.0KN/m,q6=2.0×6.6/2=6.6KN/m. （2）屋面集中活载

边柱 6.6.×6.6/2=21.78KN 中柱 6.6.×(6.6/2+2.16)=36.04KN （3）楼面均布活载

对一般房间为2.0KN/m，走廊为2.5KN/m. 房间内 2.0×6.6/2=6.6KN/m 走廊内 2.5×6.6/2=8.25KN/m

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（4）楼面集中活载

边柱 6.6×6.6/2=21.78KN

中柱 6.6×(6.6/2+2.5×2.16/2×6.6)=68.82KN （5）梁端弯矩

无偏心故无梁端弯矩。

图4.4 活载作用下计算简图

4.2.3 水平荷载计算

（1）风荷载的标准值（按一榀框架受荷面积计算）：

基本风压 w0=0.45KN/m2（考虑到新规范重现期为50年） 风振系数 βz=1.0（建筑物总高度小于30m） 风载体型系数 us=0.8-(-0.5)=1.3

风压高度系数（按B类地区查GB5009-2001）

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表4.2 风荷载标准值计算

离地高度（m） uz 4.20 1.0 8.10 1.0 12.00 1.06 15.90 1.15 19.80 1.24 23.70 1.30 由Wk=βz us uz w0，计算得：

W1k=1.0×1.3×1.0×0.45=0.585KN/m W1k=1.0×1.3×1.0×0.45=0.585KN/m W1k=1.0×1.3×1.06×0.45=0.620KN/m W1k=1.0×1.3×1.15×0.45=0.673KN/m W1k=1.0×1.3×1.24×0.45=0.725KN/m W1k=1.0×1.3×1.30×0.45=0.761KN/m

将此面荷载转化为集中风载（受荷面与计算单元同） 由F Wik= WikBH

F W1k=(0.585+0.585)/2×6.6×(4.65+3.9)/2=16.5KN F W2k=(0.585+0.620)/2×6.6×(3.9+3.9)/2=15.51KN F W1k=(0.620+0.673)/2×6.6×(3.9+3.9)/2=16.KN F W1k=(0.673+0.725)/2×6.6×(4.65+3.9)/2=19.72KN F W1k=0.761×6.6×(4.65+3.6)/2=20.72KN （2）在风荷载作用下的侧移验算 ①横向框架柱侧移刚度D值计算

表4.3 横向框架柱侧移刚度D值计算

目 层、柱型 底 层 2~5 层 项ī=∑ib/ic（底） ī=∑ib/2ic（标准） α=(0.5+ī)/(2+ī)（底） D=12αic/h2（KN/m） α=ī/(2+ī)（标准） 边柱 中柱 ∑D 边柱 中柱 ∑D 2.11 5. 1.66 4.44 0.635 0.804 0.454 0.6 第 38 页 共 102 页

13025 191 59032 19715 29920 99270 兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

②风载下侧移值及侧移极限

表4.4 风载下测移值及侧移极限计算

位置 ∑F Wk（KN） ∑Di（KN/m） △µj=∑F Wk/0.85∑Di（m） △µ/h 限值 五层 四层 三层 二层 一层 顶点 12.01 29.99 46.75 62.37 80.06 99270 99270 99270 99270 59032 0.142×10-3 0.355×10-3 0.554×10-3 0.739×10-3 1.596×10-3 3.386×10-3 0.040×10-3 1/500 0.099×10-3 1/500 0.154×10-3 1/500 0.205×10-3 1/500 0.380×10-3 1/500 0.176×10-3 1/650 由以上计算可知，在风载作用下侧移验算满足。 4.2.4 地震作用

建筑物总高度小于40m，丙类建筑，七度设防，采用底部剪力法，Ⅱ类场地 （1） 重力荷载代表值计算

①顶层重力荷载代表值

=屋面恒载及女儿墙自重+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重

屋面恒载：5.6×6.6×(6.6+6.6)+5.6×6.6×2.7=3.5KN 50%屋面雪载：50%×0.4×6.6×(6.6+2.7+6.6)=24.62KN 纵横梁自重：

6.6×0.7×0.3×27×4+6.6×0.7×0.3×27×2+2.7×0.6×0.3×27+0.5×0.25×14.4×27×2=355.27KN

半层柱自重：31.02KN 半层墙自重：136.11KN

合计 1204.47KN

②二~五层重力荷载代表值

=楼面恒载+50%均布活载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱重及纵横墙重

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楼面恒载及纵横梁自重、楼面上下各半层纵横墙重（采用恒载作用简图）：916.66KN

楼面上下各半层柱重：81.8KN 50%均布活载：147.42KN

合计 1090.72KN

③底层重力荷载代表值（算法同二~五层）

楼面恒载及纵横梁自重、楼面上下各半层纵横墙重：980.75KN 面上下各半层柱：95.12KN 50%均布活载：147.42KN

合计 1223.29KN

∑Gi=1204.47+1090.72×3+1223.29=5699.92KN （2）计算自振周期（采用能力法 ）

①计算楼层假想位移（假定各质点重力荷载代表值水平） 作用在相应质点上所产生的位移为第一振型

表4.5 楼层假想位移计算

层数 楼层荷载（KN） 楼层剪力（KN） 1204.47 2295.19 3385.91 4476.63 5699.92 楼层刚度（KN/m） 99270 99270 99270 99270 59032 层间位移（m） 0.0121 0.0231 0.0341 0.0451 0.0966 楼层位移（m） 0.2110 0.19 0.1758 0.1417 0.0966 5 4 3 2 1

1204.47 1090.72 1090.72 1090.72 1223.29 ②基本周期

考虑到非承重墙影响，折减系数α0=0.7 T1=2α0（∑Gi△i2/∑Gi△i）1/2=0.59（s） ③水平地震作用

7度地震，Ⅱ类场地，αmax=0.12，Tg=0.35，α1= （Tg/ T1）0.9αmax=0.069.

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由于T1=0.59（s）>1.4 Tg=0.49（s），考虑附加顶部集中力。 δn =0.08 T1+0.07=0.1172 FEK=α1Geq=α1µ∑Gi=334.30KN △Fn=δn FEK=39.18KN FEK（1-δn）=295.12KN

列表如下（表中Fi= Gi Hi /∑GiHi. FEK（1-δn），顶层再加上△Fn）

表4.6 水平地震作用计算

层数 5 Gi （KN） 1204.47 Hi （m） 19.04 22933.11 4 1090.72 15.44 16840.72 3 1090.72 11.84 12914.12 2 1 1090.72 1223.29 8.74 4. 87.53 5676.07 67351.55 39.38 26.19 270.25 296.44 99270 59032 2.72 5.02 0.76 1.08 56.59 230.87 99270 2.33 0.65 73.79 174.28 99270 1.76 0.49 GiHi ∑GiHi Fi （KN） 139.67 Vi （KN） 139.67 99270 ∑D △µe (10-3) 1.01 △µe /h (10-3) 0.28 ④抗震变形验算

经验算可知，△µe /h均小于〔θe〕=1/450，所以抗震变形验算满足横向框架水平地震作用及层间地震，剪力如下图所示（KN）：

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图3.4 地震作用下剪力图

4.3内力计算

4.3.1 恒载作用下的内力计算

由于结构荷载严格对称，可取等代结构进行计算，计算各节点的玩具分配系数μij，梁的固端弯矩用弯矩分配法计算框架内力。

（1） 恒载作用下框架的弯矩计算：

固端弯矩 顶层 MAB=-MBA=-1/12ql2=-103.20KN.m MBC=-1/3ql2=-1.KN.m

1~5层 MAB=-MBA=-1/12ql2=-76.60KN.m

MBC=-1/3ql2=-1.KN.m

（2） 分配系数

考虑框架结构对称性，切断的横梁线刚度将增大一倍，分配系数按与节点连接的转动刚度比值计算。

顶层： μA柱下=0.376 μA梁=0.624

μB柱下=0.246 μB梁左=0.409 μB梁左=0.345

2~5层： μA柱上=0.273 μA柱下=0.273 μA梁=0.454

μB柱上=0.198 μB柱下=0.198 μB梁左=0.329 μB梁左=0.275

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底层： μA柱上=0.290 μA柱下=0.228 μA梁=0.482

μB柱上=0.207 μB柱下=0.163 μB梁左=0.343 μB梁左=0.287 （3） 恒载作用下的框架剪力计算 梁：Q左=-（MAB +MBA）/l+1/2ql Q右=（MAB +MBA）/l+1/2ql 柱：Q上=-（M上 +M下）/h

Q下=-（M上 +M下）/h （4） 恒载作用下的轴力计算

包括梁传来的荷载及柱自重，其中梁传来的轴力可由前面计算得出，也可以附加爱弯矩换算得出。

柱子所受的轴力均以受压为正，且略去梁所受的轴力，由轴力值做出框架在恒载作用下的轴力图。

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图4.5 恒载作用下内力分配

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图4.6 恒载弯矩图

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图4.7 恒载剪力图

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图4.8 恒载轴力图

4.3.2 活载作用下的内力计算

竖向荷载作用下框架内力分析，除活载较大的工业厂房外，对一般民用或公用建筑不考虑荷载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活载占总荷载比例较小时其影响小，若活载占总荷载比例大，可在截面配筋时将跨中弯矩乘以1.1~1.2的放大系数予以调解，本设计采用将跨中弯矩乘以1.2的放大系数调整。

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（1） 活载作用下的内力计算采用弯矩分配法，取计算简图同恒载内力计算简

图，仍考虑其修正。 （2） 活载作用下框架的弯矩计算 ①梁的固端弯矩

顶层 MAB=-MBA=-1/12ql2=-31.10KN.m 其它层 MAB=-MBA=-1/12ql2=-31.10KN.m ②分配系数

考虑框架结构对称性，切断的横梁线刚度将增大一倍，分配系数按与节点连接的转动刚度比值计算。

顶层： μA柱下=0.376 μA梁=0.624

μB柱下=0.246 μB梁左=0.409 μB梁左=0.345

2~5层： μA柱上=0.273 μA柱下=0.273 μA梁=0.454

μB柱上=0.198 μB柱下=0.198 μB梁左=0.329 μB梁左=0.275 底层： μA柱上=0.290 μA柱下=0.228 μA梁=0.482

μB柱上=0.207 μB柱下=0.163 μB梁左=0.343 μB梁左=0.287 ③传递系数 均取1/2

（3） 活载作用下的剪力计算，同恒载 （4） 活载作用下的轴力计算，同恒载

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图4.9 活载作用下内力分配

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图4.10 活载弯矩图

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图4.11 活载剪力图

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图4.12 活载轴力图

4.3.3 风载作用下的内力计算

风载作用下的内力计算采用D值法，由前面风荷载计算可知，风荷转化为如下图所示的集中荷载。

（1） 计算层间剪力并按刚度分配到各柱，即求得柱剪力，如图所示：

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图4.12 柱剪力图

表3.7 柱剪力计算

位置 5 4 3 2 1

Di 19715 19715 19715 19715 13025 ∑Di 99270 99270 99270 99270 59032 ∑Fw 12.01 29.99 46.75 62.37 80.06 Vi 2.39 5.96 9.28 12.39 17.58 Di’ 29920 29920 29920 29920 191 Vi’ 3.62 9.04 14.09 18.80 22.37 （2） 反弯点高度

Y=(yo+y1+y2+y3)h

yo——按均布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比查的

y1、y2、y3——分别对yo的修正值，y1、y2、y3分别由α1、α2、α3的值来查表得出，其中当i1+i2α2=h上/h，α3=h下/h，i1、i2为柱上层梁的线刚度，i3、i4为柱下层梁的线刚度。

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由计算可得柱端弯矩如图所示：

表4.8 柱弯矩计算

层数 柱号 边 柱 中 柱

（3）梁端弯矩

M上 M下 M上 M下 5 4 3 2 1 6.67 1.94 9.09 3.95 14.48 6.97 19.53 13.02 20.88 12.53 27.90 22.63 24.53 20.07 36.62 30.46 24.08 60.30 37.81 69.57 由前面计算出的柱端弯矩来计算梁端弯矩，即先求出每个节点的柱端弯矩和，然后按梁的线刚度进行分配。

4.3.4 地震作用下的内力计算

地震作用下的内力计算采用D值法进行，在计算反弯点时，应查倒三角荷载确定反弯点高

表4.9 地震作用下内力计算

柱 层H(m) Vi(KN) ∑D 数 边 5 4 3 2 3.6 3.6 3.6 3.6 4. 3.6 3.6 3.6 D D/∑D Vik(KN) i Y M上 M下 139.69 99270 19715 0.199 27.80 174.28 99270 19715 0.199 34.68 230.87 99270 19715 0.199 45.94 270.25 99270 19715 0.199 53.78 290.44 59032 13025 0.221 65.51 139.69 99270 19715 0.301 42.05 174.28 99270 19715 0.301 52.46 230.87 99270 19715 0.301 69.49 1.66 081 78.85 22.98 1.66 1.37 103.65 56.13 1.66 1.66 118.72 87.78 1.66 2.15 120.06 147.52 2.11 3.12 113.53 278.42 4.44 1.37 103.33 55.95 4.44 1.58 148.46 101.25 4.44 1.76 177.41 145.90 柱 1 中 5 4 3 第 54 页 共 102 页

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2 3.6 4. 270.25 99270 19715 0.301 81.35 290.44 59032 13025 0.279 82.71 4.44 1.95 208.24 171.27 5. 3.02 165.73 307. 柱 1 其中Vik= D/∑D·Vi

Y=(yo+y1+y2+y3)h M上=V·(h-Y) M下=V·h

由柱端弯矩算出梁端弯矩，即先求出节点柱端弯矩之和，然后按梁的线刚度进行分配，就得出梁端弯矩，然后求出梁柱剪力、轴力。地震作用下梁柱的弯矩剪力轴力见图纸。

4.4 内力组合

4.4.1 框架梁的内力组合

本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35 SGk +1.0 SQk 及1.2SGE+1.3SEk。

考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。

ηvb梁端剪力增大系数，二级取1.2。

表4.10 框架梁的内力计算

截层面内SGk调幅后 SQk调幅后 次 位力 置 SEk(1) SEk(2) γRe[1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk] 1 2 -210.98 V .58 16.68 -37.80 5 B左 V .58 16.68 37.80 B右 M -5.31 -1.58 95.15 -37.80 102.75 29.04 104.46 101.69 -95.15 86.68 -98.26 -8.75 -8.58 -98.26 142.26 37.80 29.04 102.75 104.46 101.69 114.73 M -69.62 -20.48 -128.19 128.19 -196.86 53.11 -114.47 -112.22 -196.86 1.35SGk 1.2SGk+ +1.0SQk 1.4SQk γReMmax V=γRe[ ηvb（M lb +M rb）/ln +V Gb] M -68.50 -19.94 143.96 -143.96 69.74 -210.98 -112.42 -110.12 A 第 55 页 共 102 页

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V A V .58 16.68 -56.51 4 B左 V .58 16.68 56.51 B右 V A V .58 16.68 -72.78 3 B左 V .58 16.68 72.78 B右 V A V .58 16.68 -79.19 2 B左 V .58 16.68 79.19 B右 V A V .58 16.68 -90.48 1 B左 V .58 16.68 90.48 B右 V 6.67 2.16 -188.29 188.29 -176.07 191.10 11.97 11.75 -90.48 154.12 -22.32 104.46 101.69 -226.77 318.50 M -6.23 -1.91 225.95 -225.95 213.83 -226.77 -10.32 -10.15 90.48 -22.32 154.12 104.46 101.69 182.70 M -68.15 -19.98 -304.42 304.42 -367.14 226.48 -111.98 -109.75 -367.14 6.67 2.16 -167.57 167.57 -155.87 170.90 11.97 11.75 -406.29 M -65.86 -19.19 347.06 -347.06 270.47 -406.29 -108.10 -105.90 -79.19 143.11 -11.31 104.46 101.69 -9.47 -202.11 284.69 M -5.87 -1.73 201.08 -201.08 1.99 -202.11 -9.65 79.19 -11.31 143.11 104.46 101.69 168.07 M -68.86 -20.29 -270.91 270.91 -335.24 193.03 -113.25 -111.04 -335.24 6.67 2.16 -156.75 156.75 -145.32 160.35 11.97 11.75 -361.03 M -67.17 -19.55 299.26 -299.26 222.53 -361.03 -110.23 -107.97 -72.78 136.86 -5.06 104.46 101.69 -9.38 -1.40 266.66 M -5.80 -1.73 188.10 -188.10 177.40 -1.40 -9.56 72.78 -5.06 136.86 104.46 101.69 159.15 M -68.96 -20.30 -253.43 253.43 -318.29 175.90 -113.40 -111.17 -318.29 6.67 2.16 -118.92 118.92 -108.43 123.46 11.97 11.75 -333.15 M -66.67 -19.58 270.56 -270.56 194.44 -333.15 -110.39 -108.14 -56.51 121.00 10.80 104.46 101.69 -9.38 -145.15 206.57 M -5.80 -1.73 142.72 -142.72 133.15 -145.15 -9.56 56.51 10.80 121.00 104.46 101.69 138.90 M -68.96 -20.30 -192.28 192.28 -258.67 116.27 -113.40 -111.17 -258.67 6.67 2.16 -79.29 79.29 -69.79 84.82 11.97 11.75 -278.59 M -66.67 -19.58 214.60 -214.60 139.88 -278.59 -110.39 -108.14

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4.4.2 框架梁的内力组合

表4.11 横向框架H柱弯矩和轴力组合

γRe[1.2×层截内SGk调幅后 SQk调幅后 SEk（1） SEk（2） 次 面 力 （SGk+0.5SQk）1.35SGk 1.2SGk++1.3SEk] 1 2 +1.0SQk 1.4SQk N Nmin Nmax 43.61 Mmax M M 柱M 26.42 7.94 -125.30 125.30 -94.82 149.52 43.61 42.82 149.52 -94.82 5 柱M -30.65 -9.21 61.72 -61.72 28.45 -91.91 -50.59 -49.67 -91.91 28.45 顶 N 428.25 103.68 -58.62 58.62 374.93 4.24 681.82 659.05 4.24 374.93 681.82 -50.59 底 N 466.27 103.68 -58.62 58.62 409.14 523.45 733.14 704.68 523.45 409.14 733.14 柱M 30.65 9.21 -152.88 152.88 -117.3 180.79 50.59 49.67 180.79 -117.33 50.59 顶 N 661.13 155.52 -115.13 115.13 552.75 776.65 1048.05 1011.1 776.65 552.75 1048.05 4 柱M -30.65 -9.21 101.92 -101.92 67. -131.10 -50.59 -49.67 -131.10 67. -50.59 底 N 699.15 155.52 -115.13 115.13 586.97 811.47 1099.37 1056.7 811.47 586.97 1099.37 柱M 30.65 9.21 -168. 168. -132.7 196.15 50.59 49.67 196.15 -132.70 50.59 顶 N 4.01 207.36 -187.91 187.91 714.71 1081.13 1414.27 1363.1 1081.13 714.71 1414.27 3 柱M -31.00 -9.31 137.98 -137.98 102.44 -166.62 -51.16 -50.23 -166.62 102.44 -51.16 底 N 932.03 207.36 -187.91 187.91 748.93 1115.35 1465.60 1408.7 1115.35 748.93 1465.60 柱M 30.16 9.08 -161.28 161.28 -126.0 188.48 49.80 48.90 188.48 -126.02 49.80 顶 N 1126.9 259.20 -267.10 267.10 870.42 1391.26 1780.50 1715.2 1391.26 870.42 1780.50 2 柱M -34.58 -10.48 197.12 -197.12 156.35 -228.03 -57.16 -56.17 -228.03 156.35 -57.16 底 N 11.9 259.20 -267.10 267.10 904. 1425.48 1831.83 1760.8 1425.48 904. 1831.83 柱M 21.68 6.59 -149.94 149.94 -123.7 168.67 35.86 35.24 168.67 -123.71 35.86 顶 N 1359.8 311.04 -357.58 357.58 1015.1 1712.40 2146.73 2066.6 1712.40 1015.12 2146.73 1 柱M -10.84 -3.30 405.39 -405.39 384.01 -406.50 -17.93 -17.63 -406.50 384.01 -17.93 底 N 1397.8 311.04 -357.58 357.58 1049.3 1746.62 2198.06 2112.8 1746.62 1049.34 2198.06

表4.12横向框架B柱弯矩和轴力组合

第 57 页 共 102 页

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γRe[1.2×层截内SGk调幅后 SQk调幅后 SEk（1） SEk（2） 次 面 力 （SGk+0.5SQk）1.35SGk 1.2SGk+ Mmax +1.3SEk] 1 2 +1.0SQk 1.4SQk N Nmin Nmax M M 柱M -22.61 -6.13 -174.88 174.88 -193.62 147.40 -36.65 -35.71 -193.62 -193.62 -36.65 顶 N 523.59 138.24 -60.81 60.81 474.15 592.73 845.09 821.84 474.15 474.15 845.09 5 柱M 22.16 6.77 116.59 -116.59 139.10 -88.25 40.33 39.31 139.10 139.10 40.33 底 N 561.61 138.24 -60.81 60.81 508.37 626.95 6.41 867.47 508.37 508.37 6.41 柱M -22.16 -6.77 -218.41 218.41 -238.37 187.53 -40.33 -39.31 -238.37 -238.37 -40.33 顶 N 800.59 207.36 -132.22 132.22 684.93 942.76 1288.16 1251.0 684.93 684.93 1288.16 4 柱M 22.16 6.77 178.70 -178.70 199.65 -148.81 40.33 39.31 199.65 199.65 40.33 底 N 838.61 207.36 -123.22 123.22 727.92 968.20 1339.48 1296.6 727.92 727.92 1339.48 柱M -22.16 -6.77 -262.83 262.83 -281.68 230.84 -40.33 -39.31 -281.68 -281.68 -40.33 顶 N 1077.6 276.48 -207.19 207.19 2.24 1296.26 1731.23 1680.2 2.24 2.24 1731.23 3 柱M 25.20 6.80 215.04 -215.04 235.40 -183.92 40.82 39.76 235.40 235.40 40.82 底 N 1115.6 276.48 -207.19 207.19 926.45 1330.48 1782.55 1725.8 926.45 926.45 1782.55 柱M -24.31 -6.72 -256.95 256.95 -275.43 225.62 -39.54 -38.58 -275.43 -275.43 -39.54 顶 N 1354.6 345.60 -295.57 295.57 1086.47 1662.83 2174.30 2109.4 1086.47 1086.47 2174.30 2 柱M 26.87 7.63 301. -301. 321.72 -266.48 43.90 42.93 321.72 321.72 43.90 底 N 1392.6 345.60 -295.57 295.57 1120.69 1697.05 2225.62 2155.0 1120.69 1120.69 2225.62 柱M -17.10 -5.01 -228.73 228.73 -240.66 205.37 -28.10 -27.53 -240.66 -240.66 -28.10 1 顶 N 1631.6 414.72 -393.38 393.38 1271.51 2038.60 2617.37 2538.5 1271.51 1271.51 2617.37 柱M 8.55 2.50 424.79 -424.79 422.99 -405.35 14.04 13.76 422.99 422.99 14.04 底 N 1669.6 414.72 -393.38 393.38 1305.73 2072.82 2668.69 2584.1 1305.73 1305.73 2668.69

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4.4.3柱端弯矩设计值的调整：

表4.13 横向框架H柱柱端组合弯矩设计值的调整

（相当于本层柱净高上下端的弯矩设计值）

层次 截面 6 5 4 3 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 γR（ΣMc=ηcΣMb） 143.22 60.09 149.52 91.91 1 80.79 199. 199. 216.62 216.62 240.19 247.36 508.12 γREN 219.46 366.92 4.24 523.45 776.65 811.47 1081.13 1115.35 1391.26 1425.48 1712.40 1746.62

表3.12 横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整

层次 截面 6 5 4 3 2 柱底 柱顶 1 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 γRE（ΣMc=ηcΣMb） 152.86 76.44 1 93.62 139.10 238.37 199.65 281.68 322.41 3 22.41 351.11 361.58 528.74 γREN 234.20 268.42 474.15 508.37 684.93 727.92 2.24 926.45 1086.47 1120.69 1271.51 1305.73

4.4.4 柱端剪力组合和设计值的调整

表4.14 横向框架H柱剪力组合与调整（KN）

γRe[1.2×（SGk+0.5SQk）层次 SGk SQk SEk1 SEk2 +1.3SEk] 1 5 4 3 2 1 -15.85 -4.76 74.79 -17.03 -5.12 70.78 -17.12 -5.14 85.17 -17.98 -5.43 99.56 -74.79 -70.78 -85.17 -99.56 56.51 51.38 65.32 78.45 108.03 2 -.33 -26.16 -86. -28.11 -100.76 -28.25 -115.70 -29.70 -122.38 -11.44 -25.68 -27.60 -27.74 -29.18 -11.24 1.35SGk +1.0SQk V=γRe[ηvc1.2SGk+1.4SQk （M bc + M lc）/hn ] 80.48 126. 138.84 152.27 192. -6.92 -2.10 118.16 -118.16 同理，

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表4.14 横向框架B柱剪力组合与调整（KN）

γRe[1.2×（SGk+0.5SQk）层次 SGk SQk SEk1 SEk2 +1.3SEk] 1 5 4 3 2 1 13.19 3.58 80.96 -80.96 92.42 2 -65.45 21.39 20.84 21.84 21.97 22.30 8.79 110.91 146.01 201.36 224.51 227.32 V=γRe[ηvc1.35SGk +1.0SQk 1.2SGk+1.4SQk （M bc + M lc）/hn ] 13.81 3.76 110.31 -110.31 121.67 -93.43 22.40 13.91 3.77 132.74 -132.74 143. -115.21 22.55 14.22 3.74 155.16 -155.16 165.76 -136.80 22.94 5.46 1.60 139.05 -139.05 141.21 -129.94 8.97 第 60 页 共 102 页

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第5章 截面设计

5.1框架梁

以第1层GH跨框架梁的计算为例。 5.1.1 梁的最不利内力

经以上计算可知，梁的最不利内力如下： 跨间： Mmax=281.79 KN·m 支座H：Mmax=406.29 KN·m 支座Gl：Mmax=367.14 KN·m 调整后剪力：V=182.70 KN 5.1.2 梁正截面受弯承载力计算

抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量。跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：

（1）考虑跨间最大弯矩处：

按T形截面设计，翼缘计算宽度bf，按跨度考虑，取

bf，=l/3=6.6/3=2.4m=2400mm，

梁内纵向钢筋选II级热扎钢筋，（fy=fy，=310N/mm2），

h0=h-a=600-35=565mm，因为 fcm bf，hf，（ h0- hf，/2）

=13.4×2400×120×（565-120/2） =1948.90KN·m>994.06 KN·m

属第一类T形截面。

下部跨间截面按单筋T形截面计算：

αs=M/（fcmbf，h02）=281.79×106/13.4/2400/5652=0.027

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ξ=1-（1-2αs）1/2=0.027

As=ξfcmbf，h0/fy=0.027×13.4×2400×565/310=1582.58 mm2 实配钢筋2Ф25、2Ф22，As=1742 mm2。 ρ=1742/300/565=1.0%>ρmin=0.25%，满足要求。

梁端截面受压区相对高度：

ξ=fyAs/（fcmbf，h0）=310×1742/13.4/2400/565<0.35，

符合二级抗震设计要求。 （2）考虑两支座处：

将下部跨间截面的2Ф25、2Ф22钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，As，=1742 mm2，再计算相应的受拉钢筋As，即

支座H上部，

αs=[M- fy, As，(h0-a,)]/（fcmbf，h02）

=[406.29×106-310×1742×(565-35) ]/13.4/300/5652 =0.199

ξ=1-（1-2αs）1/2=0.224

可近似取

As=M/fy/(h0-a,)=406.29×106/310/（565-35）=2472.86 mm2 实配钢筋2Ф25、2Ф22，As=2724 mm2。

支座Gl上部：

As=M/fy/(h0-a,)=367.14×106/310/（565-35）=2234.57 mm2 实配钢筋2Ф25、2Ф22，As=2724 mm2。 ρ=2724/300/565=1.6%>ρmin=0.3%， 又As，/ As =1742/2724=0.>0.3，

满足梁的抗震构造要求。 5.1.3 梁斜截面受剪承载力计算 （1）验算截面尺寸：

hw=h0=565mm

hw/b=565/300=1.88<4,属厚腹梁。 0.25fcmbh0=0.25×14.3×300×565

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=605962.5N>V=182700N

可知，截面符合条件。 （2）验算是否需要计算配置箍筋：

0.07fcmbh0=0.07×14.3×300×565 =169669.5N可知，需按计算配箍。

（3）箍筋选择及梁斜截面受剪承载力计算：

梁端加密区箍筋取Ф8@100，箍筋用I级Q235热扎钢筋，fyv=210N/mm,则

0.07fcmbh0+1.5fyvnAsv1h0/s

=0.07×14.3×300×565+1.5×210×2×50.3×565/100 =348712.4N>182700N

ρsv= nAsv1/bs=2*50.3/100/300=0.34%>ρsvmin=0.02fcm/fyv =0.02×14.3/210=0.14%

加密区长度取0.85m，非加密区箍筋取Ф8@150。箍筋配置，满足构造要求。

表5.1梁的配筋计算

层截面 M（KN·m） ξ 次 H 支座 Gl HG跨1 间 支座226.77 <0 2209.41 Br 0.80 GF跨214.91 0.05 间 1931.36 4Ф25(19) 4.8 密区四肢Ф8@100 5Ф25(2454) Ф8@80非加281.79 0.10 1582.58 (1742) 加密区四肢（mm2） 计算As，实配As，（mm2） 计算As（mm2） 实配As（mm2） As/As ρ（%） ，` 4Ф25、406.29 <0 2472.86 1Ф20+1Ф22(2724) 4Ф25、367.14 <0 2234.57 1Ф20+1Ф22(2724) 2Ф22+1Ф20 0. 2.6 加密区双肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100,非第 63 页 共 102 页

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支A 座 Bl AB跨234.07 0.09 间 2 支座202.11 Br 0.87 BC跨191.00 0.05 间 支A 座 Bl AB跨206.00 0.08 间 3 支座1.40 Br 0.84 BC跨178.40 0.04 间 支A 座 Bl AB跨151.44 0.07 间 4 支座145.15 0.16 1418.84 Br 0.85 BC跨134.15 0.03 间 支A 座 Bl 5 AB跨81.51 0.05 间 479.98 2Ф18(509) 210.98 <0 1284.13 196.86 <0 1198.17 3Ф25(1473) 3Ф25(1473) 0.35 1.2 加密区双肢Ф8@150 1211.71 4Ф20(1256) 3.0 加密区双肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100非3Ф25(1473) Ф8@100非加密区双肢 1.01 2Ф25(982) 278.59 <0 1695.60 258.67 <0 1574.36 4Ф24(1808) 4Ф24(1808) 0.54 1.6 加密区双肢Ф8@150 1590.36 4Ф26(1593) 3.80 加密区四肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100非0.23 1851.39 5Ф22(1900) Ф8@100非加密区四肢 1162.12 3Ф23(1246) 333.15 <0 2027.69 318.29 <0 1936.66 5Ф23(2077) 5Ф23(2077) 0.60 2.0 加密区双肢Ф8@150 1724.41 4Ф24(1808) 4.3 加密区四肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100非0.31 1975.66 5Ф23(2077) Ф8@100非加密区四肢 1400.71 4Ф22(1520) 361.03 335.24 <0 2197.36 <0 2108.44 5Ф25(2454) 5Ф25(2454) 0.62 2.3 加密区双肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100非第 页 共 102 页

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支座98.26 0.03 960.48 Br 1.13 BC跨88.20 0.03 间 支A 座 Bl AB跨29.26 间 6 支座56.61 0.07 559.24 Br 0.76 BC跨38.43 0.01 间 340.79 3Ф14(461) 1.2 加密区双肢Ф8@150 3Ф16(603) Ф8@100非加密区双肢0.04 170.09 2Ф14(308) 146.61 <0 132.97 <0 5.98 809.30 5Ф16(1005) 5Ф16(1005) 0.31 0.8 加密区双肢Ф8@150 795.18 3Ф22(1140) 2.4 加密区双肢Ф8@150 加密区双肢Ф8@100非5Ф16(1005) Ф8@100非加密区双肢5.2框架柱

5.2.1 柱截面尺寸验算

根据《抗震规范》，对于二级抗震等级，剪跨比大于2，轴压比小于0.8。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，注意，表中的Mc、Vc和N都不应考虑抗震调整系数，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。

表5.2 柱的剪跨比和轴压比验算

柱层次 b（mm） h（ fcm（N/mm2） Mc（KN·m） Vc（KN） N（KN） Mc/Vch0 0mm）号 5 4 A柱 3 2 1 5 B柱 4 650 610 14.3 317.83 194.68 970.56 2.68>2 0.171<0.8 650 650 650 650 700 650 610 610 610 610 660 610 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 199.36 266.52 288.83 320.25 677.49 258.16 107.31 697.93 3.05>2 2.58>2 2.56>2 2.59>2 3.99>2 2.86>2 0.123<0.8 0.191<0.8 0.262<0.8 0.335<0.8 0.353<0.8 0.120<0.8 N/fcmbh0 169.19 1081.96 185.12 1487.13 203.03 1900. 257.19 2328.83 147.88 677.83 第 65 页 共 102 页

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3 2 1 650 650 700 610 610 660 14.3 14.3 14.3 429.88 468.15 704.99 268.48 1235.27 299.35 1494.25 303.09 1740.97 2.62>2 2.56>2 3.52>2 0.218<0.8 0.2<0.8 0.2<0.8 例：第1层A柱：

柱截面宽度：b=700 mm

柱截面有效高度：h0=700-40=660 mm 混凝土轴心抗压强度设计值：fcm=14.3 N/mm2 柱端弯矩计算值：Mc取上下端弯矩的最大值。 Mc=508.12/0.75=677.49（KN·m）

柱端剪力计算值：Vc =192./0.75=257.19 KN

柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=1746.62/0.75=2328.83 KN 剪跨比：Mc/Vch0=677.49*103/257.19/660=3.99>2 轴压比：N/fcmbh0=2328.83*103/14.3/700/660=0.353<0.8

5.2.2 柱正截面承载力计算

先以第1层A柱为例， （1）最不利组合一

调整后：Mmax=508.12 KN·m，N=1746.62 KN

柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的底层柱，

l0=1.0H=4.7m

因为长细比

l0/h=4700/700=6.71>5，故应考虑偏心矩增大系数η。 ξ1=0.5fcmA/N=0.5×14.3×7002/（1746.62×103）=2.006>1.0 取ξ1=1.0

又l0/h<15，取ξ2=1.0

得η=1+ l02ξ1ξ2h0/1400eih2=1+6.712×660/1400/314.25=1.068

轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离

e=ηei+h/2-as

=1.068×314.25+700/2-40 =5.62 mm

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对称配筋：

ξ=x/h0=N/fcmbh0=1746.62×103/14.3/700/660 =0.2<ξb=0.544

为大偏压情况。

As,=As=[Ne-ξ(1-0.5ξ) fcmb h02]/fy,/(h0-as,)

=[1746.62×103×5.62-0.2×(1-0.5×0.2) ×14.3×700 ×6602]/310/(660-40)=668.41(mm2)

（2）最不利组合二

Nmax=2198.06KN， M=-17.93KN·m

此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。 长细比

l0/h=4700/700=6.71>5，

故应考虑偏心矩增大系数η。

ξ1=0.5fcmA/N=0.5×14.3×7002/（2198.06×103）=1.594>1.0

取ξ1=1.0

又l0/h<15，取ξ2=1.0

得η=1+ l02ξ1ξ2h0/1400eih2 =1+6.712×660/1400/31.49 =1.674

ηei=1.674×31.49=52.71mm<0.3h0=0.3×660=198mm,

故为小偏心受压。

轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离

e=ηei+h/2-as =52.71+700/2-40 =362.71mm

ξ=（N-ξbfcmbh0）/[ (Ne-0.45fcmbh02)/(0.8-ξb)/(h0-as,)

+fcmbh0 ]+ξb

按上式计算时，应满足

N>ξbfcmbh0及Ne>0.43fcmbh02.

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因为

N=2198.06KN<ξbfcmbh0=0.544×14.3×700×660=3593.99KN

故可按构造配筋，且应满足ρmin=0.8%，单侧配筋率ρsmin≥0.2%，故

As,=As=ρsminbh=0.2%×700×700=980mm2

选4Ф20，As,=As=1256mm2 总配筋率

ρs=3×1256/700/660=0.82%>0.8%

5.2.3 柱斜截面受剪承载力计算

以第1层A柱为例，

查表可知：框架柱的剪力设计值

V c=192.KN

剪跨比λ=3.99>3，取λ=3 轴压比n=0.353

考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值

N=1746.62KN<0.3fcmbh=0.3×14.3×7002/103=2102.1KN

故取N=1746.62KN

1.05ftbh0/(λ+1)+0.056N

=1.05×1.5×700×660/(3+1)+0.056×1746.62×103 =279723.22N>1920N

故该层柱应按构造配置箍筋。

柱端加密区的箍筋选用4肢Ф8@100。查表得，最小配筋率特征值λv=0.09，则最小配筋率

ρvmin=λvfcm/fyv=0.09×14.3/210=0.6%

柱箍筋的体积配筋率

ρv=（ΣAsvili）/s/Acor =78.5×650×8/100/650/650 =1.0%>0.6%,

符合构造要求。

注：Asvi、li为第i根箍筋的截面面积和长度。

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Acor为箍筋包裹范围内的混凝土核芯面积。 s为箍筋间距。

非加密区还应满足s<10d=200mm,故箍筋配置为4Ф8@150。

表5.3 其它各层柱的配筋计算

柱 层次 截面尺寸 组合 M（KN·m） N（KN） V（KN） e0（mm） ea（mm） l0（m） ei（mm） l0/h ξ1 ξ2 η e（mm） ξ 计算As=As’（mm2） 实配单侧 ρs 偏心判断 配箍 加密区4肢Ф8@150 密区4肢Ф8@150 密区4肢Ф8@150 668.41 980.00 <0 845.00 <0 845.00 一 508.12 1746.62 1 500×500 二 -17.93 2198.06 一 240.19 1425.48 H柱 2 500×500 二 57.16 1831.83 一 216.62 1115.35 3 500×500 二 51.16 1465.60 192. 290.92 23.33 4.7 314.25 6.71 1.0 1.0 1.068 5.62 0.2 8.16 23.33 4.7 31.49 6.71 1.0 1.0 1.674 362.71 152.27 168.50 21.67 3.6 190.17 5.54 1.0 1.0 1.070 488.48 0.251 31.20 21.67 3.6 52.87 5.54 1.0 1.0 1.253 351.25 138.84 194.22 21.67 3.6 215. 5.54 1.0 1.0 1.062 514.28 0.197 34.91 21.67 3.6 56.58 5.54 1.0 1.0 1.236 354.93 选4Ф20（1256） 0.82%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 加密区4肢Ф8@100，非加密区4肢Ф8@100，非加加密区4肢Ф8@100，非加第 69 页 共 102 页

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层次 截面尺寸 组合 M（KN·m） N（KN） V（KN） e0（mm） ea（mm） l0（m） ei（mm） l0/h ξ1 ξ2 η e（mm） ξ 计算As=As’2.21 （mm2） 实配单侧 ρs 偏心判断 配箍 加密区4肢Ф8@150

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密区4肢Ф8@150 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 845.00 121.49 845.00 一 199. 811.47 4 500×500 二 50.59 1099.37 一 149.52 4.24 5 500×500 二 50.59 733.14 126. 246.33 21.67 3.6 268.00 5.54 1.0 1.0 1.050 566.40 0.143 46.02 21.67 3.6 67.69 5.54 1.0 1.0 1.198 366.09 80.48 305.62 21.67 3.6 326.69 5.54 1.0 1.0 1.041 625.71 0.086 69.00 21.67 3.6 90.67 5.54 1.0 1.0 1.147 3.00 加密区4肢Ф8@100，非加密区4肢Ф8@100，非加兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

柱 层次 截面尺寸 组合 M（KN·m） N（KN） V（KN） e0（mm） ea（mm） l0（m） ei（mm） l0/h ξ1 ξ2 η e（mm） ξ 计算As=As’（mm2） 实配单侧 ρs 偏心判断 配箍 加密区4肢Ф10@150

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加密区4肢Ф10@150 加密区4肢Ф10@150 1093.34 980.00 525.14 845.00 571.83 845.00 一 528.74 1305.73 1 500×500 二 14.04 2668.69 一 351.11 1120.69 B柱 2 500×500 二 43.90 2225.62 一 322.41 926.45 3 500×500 二 40.82 1782.55 227.32 404.94 23.33 4.7 428.27 6.71 1.0 1.0 1.050 759.68 0.198 5.26 23.33 4.7 28.59 6.71 1.0 1.0 1.742 359.80 224.51 313.30 21.67 3.6 334.97 5.54 1.0 1.0 1.040 633.37 0.198 19.72 21.67 3.6 41.39 5.54 1.0 1.0 1.323 339.76 201.36 348.00 21.67 3.6 369.67 5.54 1.0 1.0 1.036 667.99 0.163 22.90 21.67 3.6 44.57 5.54 1.0 1.0 1.300 342.94 选4Ф20（1256） 0.82%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 加密区4肢Ф10@100，非加密区4肢Ф10@100，非加密区4肢Ф10@100，非兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

层次 截面尺寸 组合 M（KN·m） N（KN） V（KN） e0（mm） ea（mm） l0（m） ei（mm） l0/h ξ1 ξ2 η e（mm） ξ 计算As=As’3.20 （mm2） 实配单侧 ρs 偏心判断 配箍 加密区4肢Ф8@150 密区4肢Ф8@150 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 选4Ф20（1256） 0.95%>0.8% 大 小 845.00 379.29 845.00 一 238.37 684.93 4 500×500 二 40.33 1339.48 一 193.62 474.15 5 500×500 二 40.33 6.41 146.01 348.02 21.67 3.6 369.69 5.54 1.0 1.0 1.036 668.00 0.121 30.11 21.67 3.6 51.78 5.54 1.0 1.0 1.258 350.14 110.91 408.35 21.67 3.6 430.02 5.54 1.0 1.0 1.031 728.35 0.084 44.99 21.67 3.6 66.66 5.54 1.0 1.0 1.201 365.06 加密区4肢Ф8@100，非加密区4肢Ф8@100，非加

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5.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算

以第1层中节点为例，由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因为节点两侧梁不等高，计算时取两侧梁的平均高度，即

hb=(600+400)/2=500mm hb0=(565+365)/2=465mm

二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值Vj按下式计算：

Vj=(ηjbΣMb)[1-(hb0-as,)/(Hc-hb)]/ (hb0-as)

注：Hc为柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的距离，即

Hc=0.54×3.6+0.65×4.7=5.0 m

ΣMb为节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，即

ΣMb=（367.14+226.77）/0.75=791.88 KN·m

可知，剪力设计值

Vj=(ηjbΣMb)[1-(hb0-as,)/(Hc-hb)]/ (hb0-as)

=1.2×791.88×103×[1-（465-35）/（5000-500）]/（465-35） =1998.67 KN

节点核芯区截面的抗震验算是按箍筋和混凝土共同抗剪考虑的，设计时，应首先按下式对截面的剪压比予以控制：

Vij≤0.30ηjfcmbjhj/γRE

注：ηj为正交梁的约束影响系数，楼板为现浇，梁柱中心重合，可取1.5。

bj、hj分别为核芯区截面有效验算宽度、高度。 bc为验算方向柱截面宽度。

bj=bc=650mm, hj=650mm 可知，0.30ηjfcmbjhj

=0.30×1.5×14.3×650×650/0.75 =4204200N≥Vj=1998670N，满足要求

节点核芯区的受剪承载力按下式计算：

Vj≤[1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γRE

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注：N取第2层柱底轴力N=1120.69KN和0.5fcmA=0.5×14.3×7002=3503.5KN二者中的较小值，故取N=1120.69KN。

该节点区配箍为4Ф8@100，则

[1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γRE

=[1.1×1.5×1.5×650×650+0.05×1.5×1120.69×103+210×4×78.

5×（465-35）/100]/0.75

=2107125N≥Vj=1998670N

故承载力满足要求。

表5.3 其它框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 层次 节点 hb（mm） hb0（mm） Hc（m） ΣMb（KN·m） Vj（KN） bj=bc（mm） hj（mm） 0.30ηjfcmbjhj/γRE（KN） 1 边节点 600 565 5.41 541.72 2 3 中节点 边节点 中节点 边节点 中节点 500 465 5 600 565 3.6 500 465 3.6 600 565 3.06 444.2 500 465 3.24 676.92 791.88 481.37 716.47 1078.73 1998.67 958.56 1808.3 885.05 1707.73 700 700 4204.2 700 700 650 650 650 650 650 650 650 650 4204.2 3625.1 3625.1 3625.1 3625.1 4Ф10@ 4Ф10@ 4Ф10@ 4Ф10@ 4Ф10@ 4Ф10@ 配箍 100 [1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc +fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γ100 100 100 100 100 2137.6 RE（KN） 2107.1 1971.8 18.9 1941.4 1845.1 合格 合格 合格 合格 合格 结论

合格 第 74 页 共 102 页

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层次 节点 hb（mm） hb0（mm） Hc（m） ΣMb（KN·m） Vj（KN） bj=bc（mm） hj（mm） 0.30ηjfcmbjhj/γRE（KN） 边节点 600 565 2.63 371.45 740.1 650 650 3625.1 4Ф8@ 配箍 100 [1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc +fyvAsvj(hb0-as,)/s]/γ4 中节点 500 465 3.06 538.43 1358.35 650 650 3625.1 4Ф8@ 100 1687.3 合格 5 边节点 中节点 600 565 1.84 500 465 2.52 281.31 393.49 560.49 992.69 650 650 650 650 3625.1 3625.1 4Ф8@ 4Ф8@ 100 100 1745.2 RE（KN） 1729.5 1663.3 合格 合格 结论 合格 第 75 页 共 102 页

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第6章 楼梯设计

6.1设计参数

6.1.1 楼梯结构平面布置图 6.1.2 楼梯概况

层高3.9m，踏步尺寸150mm×300mm，采用混凝土强度等级C30，钢筋I级，楼梯上均布活荷载标准值q=2.5KN/m2。

6.2楼梯板计算

板倾斜度 tgα=150/300=0.5 cosα=0.4 设板厚h=120mm，约为板斜长的1/30。 取1m宽板带计算。 6.2.1荷载计算

表6.1 梯段板的荷载：

荷载种类 水磨石面层 三角形踏步 恒载 斜板 板底抹灰 小计 活荷载 荷载分项系数rG=1.2 rQ=1.4

荷载标准值（KN/m） （0.3+0.15）×0.65/0.3=0.98 0.3×0.15×25/2/0.3=1.88 0.12×25/0.4=3.36 0.02×17/0.4=0.38 6.6 2.0 基本组合的总荷载设计值 p=6.6×1.2+2.0×1.4=10.72 KN/m 6.2.2截面设计 板水平计算跨度ln=4.5 m

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弯矩设计值 M=pln2/10 =10.72×4.52/10 =12.32 KN·m

h0=120-20=100 mm

αs=M/（fcmbh02）=12.32×106/11/1000/1002=0.108 rs=0.947

As=M /（rsfyh0）=12.32×106/0.947/210/100=636.78 mm2

选Φ12@130 ，分布筋Φ8，每级踏步下一根。

6.3平台板计算

设平台板厚h=120mm，取1m宽板带计算。 6.3.1 荷载计算：

表6.2 平台板的荷载：

荷载种类 陶瓷面砖面层 120厚混凝土板 恒载 板底抹灰 小计 活荷载 0.02×17=0.34 4.04 2.0 荷载标准值（KN/m） 0.7 0.12×25=3.00 荷载分项系数rG=1.2 rQ=1.4

基本组合的总荷载设计值 p=4.04×1.2+1.4×2.0=7.65 KN/m 6.3.2 截面设计

板的计算跨度 l0=2.1-0.2/2+0.12/2=2.06 m 弯矩设计值 M=pl02/10=7.65×2.06×2/10 =3.15 KN·m

h0=120-20=100 mm

αs=M/（fcmbh02）=3.15×106/11/1000/1002=0.025 rs=0.985

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As=M /（rsfyh0）=3.15×106/0.985/210/100=155 mm2

选Φ8@150分布筋Φ8，每级踏步下一根。

6.4平台梁计算

设平台梁截面 b=200mm h=400mm 6.4.1 荷载计算

荷载分项系数rG=1.2 rQ=1.4

基本组合的总荷载设计值 p=19.7×1.2+6.6×1.4=32.88 KN/m

表6.3平台梁的荷载：

荷载种类 梁自重 梁侧粉刷 恒载 平台板传来 梯段板传来 小计 活荷载 荷载标准值（KN/m） 0.2×（0.40-0.07）×25=1.65 0.02×（0.40-0.07）×2×17=0.32 2.74×2.1/2=2.88 6.6×4.5/2=14.85 19.7 2.0×（4.5/2+2.1/2）=6.6 6.4.2 截面设计

计算跨度l0=1.05ln=1.05×（4.2-0.24）=4.16 m 内力设计值 M=pl02/8 =32.88×4.162/8 =67.45 KN·m

V=pln/2=32.88×（4.2-0.24）/2=62.35 KN 截面按倒L形计算，

bf，=b+5hf，=200+5×70=550 mm h0=400-35=365 mm

经计算属第一类T形截面。

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αs=M/（fcmbh02）=62.35×106/11/550/3652=0.076 As=M /（rsfyh0）=62.35×106/0.953/210/365=975.2 mm2

选2Φ25斜截面受剪承载力计算，配置箍筋Φ8@200，则满足要求。

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结 论

本次毕业设计是许昌市许昌市卫生职业中等专业学校教学楼设计，主要进行的是建筑设计和结构设计。

毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的建筑及结构设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，提高了解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

在设计过程中遇到一些问题，比如建筑和结构的结合，柱网布置的合理性，装修做法的选用等，也都在老师的细心指导下顺利完成。这一次设计让我积累了很多经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。

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致 谢

经过12周的努力，我的毕业设计在李文霞老师的悉心指导下，终于顺利完成，我对老师表示深深的感谢。

李文霞老师很严格认真，每周都会对我的设计图纸和思路进行细心指导，使我受益颇多，我逐渐的形成了一个工程师所必需具有的严谨的态度，也熟练掌握和应用设计软件。老师认真负责，对设计要求严格，每次都会讲到很晚，大大提高了我对这个专业和建筑结构设计的认识和知识。

第一次进行一项工程设计的设计，如果没有老师的帮助，我很难成功完成它。经过这一次毕业设计，我意识到，以前对实际工程的认识仅仅局限在书本上的知识是不够的，到了毕业设计才体会到和实际相结合的重要性，也逐渐学会考虑实际工程所能够实现的施工和设计方面的结合。经过这次毕业设计，我把这几年所学习的专业知识进行融合，通过老师的帮助，在毕业设计中，不断的学习应用和发展，是知识彻底变成自己的，真正的学会把书本上的东西融会贯通，会使用。毕业设计的意义也在于此。

毕业设计这段时间是我几年的大学生活最充实得一段时间，初步掌握了建筑结构设计的基础知识。在毕业之后，不管在哪里工作学习，我都会更加努力，学会更多有用的东西，在这一个领域慢慢向前走。

在毕业设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始初步设计到图纸的顺利完成，有可敬的给与指导，也有同学、朋友给我的帮助，在这里请再次接受我诚挚的谢意。

刘伟

2012年5月18日

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参考文献

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文献翻译

院（系）名称 专业名称 学

号

建筑工程学院 土木工程 0803110541

刘伟 李文霞

学生姓名 指导教师

2012年5月21日

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混凝土裂缝的产生与预防

混凝土的裂缝较为普遍,尽管在施工中采取了各种措施,但在工程施工中其仍然存在。混 凝土温度应力的变化是其中一个原因。在大体积混凝土中温度应力及温度控制具有重要意 义。一是在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。二是在运转过 程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的、不容忽视的影响。现将施工中混凝土裂缝的 成因和处理措施介绍如下。

1 混凝土产生裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因,主要有温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以 及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、基础不均匀沉降等。混凝土硬化 期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。 后期在降温过程中,由于受 到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引 起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝;许多混凝土的内部 湿度变化很小或较慢,但表面湿度可能变化较大或剧烈。如养护不周、时干时湿,表面干缩形 变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝;混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的 1/10 左右,由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝 土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢 筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力;在素混凝土内或钢筋混凝上 的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则需依靠混凝土自身承担[1-2]。一般设计中均要求不 出现拉应力或者只出现很小的拉应力。 但在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定 温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应 力,因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2 混凝土温度应力分析

根据温度应力的形成过程可分为以下 3 个阶段:一是早期。自浇筑混凝土开始至水泥放 热基本结束,一般约 30 d。这个阶段水泥放出大量的水化热、混凝上弹性模量的急剧变化。 由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。二是中期。自水泥放热作用基本 结束时起至混凝土冷却到稳定温度时

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止,这个时期温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界 气温变化引起的,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝上的弹性模量变化不 大。三是晚期。混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起,这 些应力与前 2 种的残余应力相叠加。根据温度应力引起的原因可分为 2 类,一类是自生应力。 边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约 束而出现的温度应力。 例如,桥梁墩身结构尺寸相对较大,混凝土冷却时表面温度低,内部温度 高,在表面出现拉应力,在中间出现压应力。另一类是约束应力。结构的全部或部分边界受到 外界的约束,不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这 2 种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。 要根据已知的温度准确分析出温度应力的分 布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土 的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响。

3 预防措施 3.1 减轻温度应力

为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件方面着手。 一是控制温度。 措施如下:采用改善骨料级配,用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施,以减少 混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却,以降低混凝土的浇筑温度;热天 浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合 理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;施工中长期 暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。二是改善约束条件。措施 如下:合理地分缝、分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长 期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的 质量十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的, 因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

3.2 适时拆模,注重防护

在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝 土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的

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早期裂缝。新浇筑早期拆模, 在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面 引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温 度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力叠加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到 很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如 泡沫海绵等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。

3.3 适量加筋

加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低,只是对一般 钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而 与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两 者间只发生很小的内应力。 由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的 7~15 倍,当内混凝土应力 达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过 100~200 kg/cm2。因此,在混凝土中要想利用钢 筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度 与深度较小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和 钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝 一般都较浅,但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。

3.4 使用外加剂

为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂 的措施之一。 例如使用减水防裂剂,其主要作用:一是混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛 细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。 增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力,但会使混 凝土强度降低。 这个表面张力理论早在 20 世纪 60 年代就已被国际上所确认。 二是水灰比是 影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少 25%。三是水泥用量也 是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少 15%的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充。四是减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减 少混凝土泌水,减少沉缩变形。五是提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土抗裂性能。六是 混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,

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当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水 防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度,大幅提高混凝土的抗裂性能。七是掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,减少碳化收缩。八是掺减水防裂剂后混凝土缓 凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增 加。 九是掺外加剂混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,减少水分蒸发,减少干燥收缩。 许多 外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程实践中应多进行这方面的试验,比单 纯地靠改善外部条件,会更加简捷、经济。

3.5 混凝土的早期养护

混凝土早期养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到如下效果:一是使混凝土免 受不利温、 湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不 同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。混凝 土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:防止混 凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;防止混凝土超冷,应该设法使混凝土的施 工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约 束。二是使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是 相互关联的,混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。新浇混凝土中所含水分完全可以满足 水泥水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失,从而推迟或防碍水泥的水化,表面混凝 土最容易而且直接受到这种不利的影响。因此,混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期, 在施工中应切实重视该时期的养护。

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Concrete crack and Prevention

The more common concrete cracks, despite various measures taken in construction, but its still exist in engineering construction. Concrete changes in temperature stress is one of the reasons why. In the large volume concrete temperature stress and temperature control is important meaning. One is frequently arise in the construction of concrete temperature cracks, affect the structural integrity and durability. Two are in the running process, temperature changes on the structure of the stress of having significant, the effect that nots allow to ignore. The construction of the causes of concrete cracks and treatment measures are described below.

1concrete the reasons caused the cracks

Concrete cracks for many reasons, mainly temperature and humidity changes, the brittleness of concrete and inhomogeneity, and the structure is unreasonable, the raw material is not eligible ( such as alkali-aggregate reaction ), the template deformation, the uneven settlement of the foundation. During the release of a large number of hardened concrete cement hydration heat, the internal temperature rise, causing the surface tension stress. Late in the cooling process, due to base or old concrete binding, and internal tensile stress in concrete. Lower temperatures will be in the concrete surface caused great tension stress. When the stress exceeds the crack resistance of concrete, the cracks will appear; many concrete interior humidity changes very small or slow, but the surface humidity may change or dramatic. If conservation planning, working when wet, surface shrinkage deformation subjected to internal concrete binding, but also often lead to cracks; concrete is a kind of brittle material, tensile strength compressive strength of about 1/10, because the raw materials are not uniform, the water-cement ratio is not stable, and the transportation and pouring process of segregation phenomenon, in the same piece of concrete tensile strength and is not uniform, there are a lot of tensile capacity is very low, easy

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to crack the weak parts. In reinforced concrete, tensile stress is mainly by the steel bar concrete is assumed, the compressive stress; in plain concrete or reinforced concrete structure at the edge of the area if appeared in the tensile stress, need to rely on their own concrete commitment. The general design requirements are not pulling stress or only very small tensile stress. But in the construction of concrete by the highest temperature cooling to the running period of stable temperature, often in the concrete internal cause considerable tensile stress. Sometimes the temperature stress can exceed other loads caused by stress, so grasp the temperature stress change law for the reasonable structure design and the construction is very important.

2Analysis on the temperature stress of concrete

According to the thermal stress forming process can be divided into the following 3 stages: one is the early. Since the concrete began to cement the heat release end basically, generally about 30d. This phase of the cement hydration heat, the release of a large number of concrete elastic modulus of dramatic changes. Due to the variation of elastic modulus, this period formed in the concrete residual stress. Two is the middle. Since cement heat release ending to concrete cooling to a stable temperature, the temperature stress of concrete is mainly due to the cooling and the outside temperature changes caused by, the stress and the early formation of the residual stress of superposition, during concrete elastic modulus change is not big. Three is a late. Concrete cooling completely after the operation period. Temperature stress is mainly caused by the change of air temperature, the stress and the former 2residual stress superposition. According to the temperature stress causes can be divided into 2 categories, one category is in-situ stress. Boundary without any constraints or completely stationary structure, if the internal temperature is a nonlinear distribution of the structure itself, because each other about beam and temperature stress. For example, bridge pier structure size is relatively large, concrete cooling surface temperature low, high internal temperature, emerging at the

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surface tensile stress, occur in the middle of the compressive stress. Another kind is the restraint stress. Structure of all or part of the boundary by external constraints, not free deformation caused by stress. Such as box girder concrete roof and parapet concrete. These 2 kinds of temperature stress and shrinkage of concrete is caused by stress effects. According to the known temperature accuracy analysis of temperature stress distribution, size is a complicated job. In most cases, need to rely on model test and numerical calculation. Creep of concrete temperature stress there is considerable relaxation, thermal stress calculation, must consider the creep effect.

3preventive measures 3.1 to reduce temperature stress

In order to prevent the crack, reducing temperature stress can control the temperature and improve aspects of constraint conditions. One is to control temperature. Measures are as follows: the improvement of gradation of aggregate, with dry concrete, mixing materials, and air entraining agent or etc. measures, in order to reduce the cement dosage in the concrete; mixing concrete with water or water cooling to reduce the rubble, concrete pouring temperature; hot pouring concrete pouring thickness reduction, using concrete surface heat dissipation; in embedded in concrete pipe, into the cold water cooling; provides reasonable stripping time, air temperature pelter of superficial thermal insulation concrete surface, so as to avoid sharp temperature gradient; construction of long-term exposure to the concrete surface or thin wall structure, heat insulation measures in the cold season. The two is the improvement of constraint conditions. Measures are as follows: reasonable parting, block; avoid basic relief; reasonably arrange the construction process, to avoid excessive height and lateral long term exposure; in addition, improving the performance of concrete, improve the crack resistance ability, strengthen the maintenance, to prevent surface shrinkage, especially to ensure the quality of concrete is very important, special attention should be paid avoid through

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cracks, appears to restore its structural integrity is very difficult, therefore construction should be to prevent penetration cracks occur mainly.

3.2timely removal, pay attention to protection

In concrete construction, in order to improve the template turnover rate, often require new pouring concrete board as soon as possible. When the concrete temperature higher than the temperature should be appropriate to consider the stripping time, lest cause of early crack of concrete surface. Pouring new early stripping in surface, causing considerable tensile stress, appear\" shock\" phenomenon. In the concrete in the initial pouring, due to hydration heat emission, surface caused considerable tension stress, when the surface temperature is relatively high when the temperature, removal of the template, the surface temperature drop, must cause the temperature gradient, resulting in surface attached to a tensile stress, and the hydration heat stress superposition, coupled with concrete dry shrinkage, surface tensile stress reaches a large numerical, have led to fracture risk, but if the removal of the template to the surface covered with a light heat insulating material, such as foam sponge, to prevent concrete surface to produce excessive tensile stress, and has obvious effect.

3.3the amount of reinforcement

Reinforcement of large volume concrete temperature stress effect is very small, because of the large volume concrete of reinforcement ratio is very low, only to the general reinforced concrete effect. The temperature is not too high and stress below the yield limit conditions, steel performance is stable, and the stress condition, time and temperature. Coefficient of linear expansion of steel and concrete linear expansion coefficient is very small, when the temperature changes between the two occurs only very small internal stress. As the steel elastic moduli for elastic modulus of concrete7~15 times, when the inner stress of the concrete tensile strength and cracking up, steel stress will not exceed100~200kg/cm2. Therefore, in the concrete

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to the steel reinforcement to prevent small cracks is very difficult. But after reinforced structure within cracks in general became number, small spacing, width and depth is smaller, and if the diameter steel fine pitch density to improve the crack resistance of concrete, the effect is better. Concrete and reinforced concrete structure surface often thin and shallow crack, most of them belong to the dry shrinkage crack. Although this kind of cracks are generally shallow, but its effect on the strength and durability of the structure still has certain effect.

3.4 the use of admixtures

In order to guarantee the quality of concrete engineering, to prevent cracking, improve the durability of concrete, the proper use of additive is one of the measures to reduce cracks. For example, the use of water reducing and anti-cracking agent, its main functions: one is the existence of a large number of capillary pore in concrete, water evaporation in capillary capillary tension, so that the concrete shrinkage deformation. Increased capillary size, can reduce the capillary surface tension, but will make the concrete strength. The theory of the surface tension in the early nineteen sixties has been internationally recognized. Two water cement ratio is the important factor affecting the shrinkage of concrete, the use of water reducing and anti-cracking agent of concrete can be used to reduce water25%. Three is the cement content is also important factors of concrete shrinkage, adding water anticracking agent concrete in maintaining concrete strength condition can reduce15% of the cement content, the volume used to increase the aggregate amount to supplement. Four is the water reducing and anti-cracking agent can improve cement slurry consistency, reduce the concrete bleeding, reducing the settlement deformation. Five is to improve the cement paste and aggregate cohesiveness, improve crack resistance of concrete. Six is the concrete in contraction are constrained to produce tensile stress, when stress is greater than the tensile strength of concrete cracks will occur when. Water reducing and anti-cracking agent can effectively improve the tensile

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strength of concrete, to substantially improve crack resistance of concrete. Seven is the addition of admixture can make the concrete have good compactness, can effectively improve the concrete carbonization resistance, reduce carbonization shrinkage. The eight is mixed with water after the concrete anti-cracking agent retarding time properly, effectively prevent the rapid in cement hydration heat on the basis of cement, avoid long-term non-condensable and bring the plastic shrinkage increase. Nine is the concrete with admixture and good workability, easy touch flat surface, forming a membrane, reduce water evaporation, reduce the drying shrinkage. Many additives are retarded, increase workability, improve the plasticity of the function, in engineering practice, we should carry out the tests, than simply rely on the improvement of external conditions, will be more simple, economy.

3.5concrete early maintenance

The early concrete curing 's main purpose is to maintain appropriate temperature and humidity conditions, in order to achieve the following effect: one is to make the concrete free from adverse temperature, humidity deformation invasion, prevent harmful shrinkage and dry shrinkage; practice proves, concrete crack is a common, most are not the same depth of surface cracks, the main reason is the temperature gradient caused by cold region temperature drop is also easy to crack formation. Concrete thermal insulation to prevent surface crack is especially important. From the point of view of temperature stress, heat preservation should reach the following requirements: to prevent concrete temperature difference inside and outside and concrete surface gradient, prevent surface crack; prevention of concrete ultra cold, should try to make concrete construction period the minimum temperature not lower than the concrete use of phase stability of temperature; prevent old concrete to reduce supercooling, between new and old concrete about beam. The two is to make the cement hydration smoothly, so as to reach the design strength and crack resistance. The suitable temperature and humidity conditions are

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interrelated, concrete heat preservation measures often have the effect of moisture. New poured concrete moisture contained in the can completely meet the requirements of cement hydration. But due to evaporation of reasons often cause the loss of water, thereby delaying or interfere with the hydration of cement, concrete surface most easily and directly affected by this adverse effect. Therefore, after pouring concrete for the first few days is the conservation of critical period, the construction should be of practical importance to the period of maintenance.

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文献综述

院（系）名称 专学学指

建筑工程学院 土木工程 0803110541

刘伟 李文霞

业名称 号

生导

姓教

名 师

2012年5月23日

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关于钢筋混凝土多层框架房屋设计的几点思考

摘要：钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。近年来，随着计算机技术的不断发展，框架结构的计算也由手算转向电算，计算精度日益提高，设计人员的工作强度逐渐降低。但是，在框架结构的设计中，仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视，以确保设计质量的提高。本文从几个方面提出了这些问题，并给出了解决措施。

关键词：框架，钢筋混凝土，抗震性, 1 基础荷载取值问题

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下基础，《抗震规范) ( GB50011- 2001) 第4. 2 . 1 条指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8 层且高度在2 5 m 以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8度地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影口向。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。另一种情况是，在设计基础时，作用在基础顶面上的外荷载( 柱脚内力设计值) 只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值， 或者甚至只取轴力设计值。

以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影口向基础本身和上部结构的安全。

2 框架计算简图问题

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，基础埋置较深，在．0．05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层l输入。以某学生宿舍楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为II类；层高3．3m，基础埋深4．0m 基础高度0．8m，室内外高差0．45m。根据《抗震规范》第6．1．2条，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算，首层层高取3．35m，即假定框架房屋嵌固在．0．05m 处的基础拉梁顶

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面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计；基础按中心受压计算。显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩：第二，《混凝土结构设计规范》(GB50010．2002)第7．3．1l条规定，框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层l输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。这样， 计算剪力的首层层高为

Hl=4-0.8-0.05=3.15m，层2层高为3．35m，层3、4层高为3．3m。根据《抗震规范》第6．2．3条，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1．25。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，对这样的计算简图，在电算程序总信息输入中，可填写地下室层数为l，并复算一次，按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

3 基础拉梁的计算模型和设计问题

基础拉梁层无楼板，用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，楼板厚度应取零，并定义弹性节点，用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然楼板厚度取零，也定义弹性节点，但未采用总刚分析，程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算，与实际情况不符。房屋平面不规则，要特别注意这一点。

多层框架房屋基础埋深值大时，为了减小底层柱的计算长度和底层的位移，可在±0．000以下适当位置设置基础拉梁，但不宜按构造要求设置，宜按框架梁进行设计，并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言，应采用短柱基础方案。一般说来，当基础埋置不深，或者埋置虽深但采用了短柱基础时，由于地基不良或柱子荷载差别较大，或根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1／20 1／30，高度可取柱中心距的1／12~1／18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限，纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力或压力来计算，当为构造配筋，除满足最小配筋率外，也不得小于上下各2巾14，箍筋不得小于巾8@200。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，拉梁截面应适当加大，算出的配筋应和上述构造配筋叠加。构造基础拉梁顶标高通常与基础高或短柱项标高相同。在这种情况下，基础可按偏心有受压基础设计。当框架底

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层层高不大或者基础埋置不深时，有时要把基础拉梁设计得比较强大，以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时，拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通，负弯矩钢筋至少应在1／2跨拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计。

4 结构计算中几个重要参数的合理选取

《抗震规范》第3．6．6．4条指出，所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移LL)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架——抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。为了分析判断计算机计算结果是否合理，结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。现以空间有限元分析与设计程序SATWE为例，结合施工图审核校对中发现的问题，来说明有关参数如何合理选取。

4.1 在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《抗震规范》表6．1．2确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据《建筑抗震设防分标准》rGB50223．95)确定其中哪些建筑属于乙类建筑(可能还有甲类建筑，本文不涉及)。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6。～8。时，抗震措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。所谓抗震措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由《抗震规范》表6．1．2确定其抗震等级。例如，位于8度地震区(如北京)的乙类建筑，应按9度由《抗震规范》表6．1．2确定其抗震等级为一级；当8度乙类建筑的高度超过表6．1．2规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大型零售

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商场和某三级医院的门诊楼本属乙类建筑，但设计人员错当成丙类建筑来设计，使建筑物的抗震能

力降低，不得不对设计计算做重大修改。 4.2 地震力的振型组合数

地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考扭转耦联计算时，至少应取3；当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于层数；当房屋层数 2时，振型数可取层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联时，对高层建筑，振型数应取 9；结构层数较多或结构刚度突变较大，振型数应多取，如结构有转换层、项部有小塔楼、多塔结构等，振型数应取 12或更多，但不能多于房屋层数的3倍；只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时，振型数才可以取的更多。《抗震规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，这是应当改进的。此外，由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算，仅当结构存在明显示扭转时才采用耦联计算，但在必要时应补充非耦联计算。

4.3 结构周期折减系数

框架结构及框架— —抗震墙等结构，由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构，采用砌体填充墙时，周期折减系数可取0．6～0．7；砌体填充墙)较少或采用轻质砌块时，可取0．7～0．8：完全采用轻质墙体板材时，可取0．9。只有无墙的纯框架，计算周期才可以不折减。

5 结语

以上是我在看到的很多有关文章中都有提到的多层框架结构在设计过程中的基本问题，在我以后的实际工作当中也可能会碰到这类问题，或许还会碰到更多的问题，对可能碰到的问题，应该提前采取措施予以解决，并对所有计算结果认真分析、判断，准确无误后方可应用于实际工程。

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