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1、大学实验楼四号楼的结构设计第1章 建筑设计说明1.1工程概况本工程为XX理工大学费县校区4#教学楼,位于XX省XX市,主要工程概况如下：1.建筑总高度为20.1m,地上五层2.建筑面积：总建筑面积约为8993m23.建筑等级：本工程建筑结构安全等级为二级,耐火等级为二级,耐久等级为二级,屋面防水等级为级4.建筑结构安全等级及设计使用年限：建筑结构安全等级：二级 结构设计使用年限： 50年建筑抗震设防类别：丙类建筑 地基基础设计等级：乙级框架抗震等级： 三级5.结构形式：现浇钢筋混凝土多层框架结构,基础形式为钢筋混凝土阶梯形基础6.标高设定：本工程0.000相当于绝对标高22.750 m,室内外
2、高差为0.600 m7.自然条件及工程地质概况：1本工程场地地貌单元属于低山丘陵地貌,地层岩性：粘土0.5-3.5米厚,fk180kpa；其下中风化石灰岩,fk1100kpa。最大冻土深度为0.50米2水文地质概况：最高地下水位-8.0m,常年地下水位-9.0m,无腐蚀性3建设地点的地理情况：场内地势变化较大,无障碍物影响施工,附近空地可供临时使用,建筑地点无地下埋设物。基地海拔标高为27.8m32.6m,基本与城市道路标高平齐4地区场地地震基本烈度为7度,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,建筑物场地土类别为I类5场地标准冻深：0.5m其它条件详见该项目
3、的岩土工程勘察报告。表1-1 各岩土层力学指标汇总表层号岩土层名称fak容重厚度1杂填土160.4-3.32粘土180180.5-3.83中风化石灰岩18008、建设地点的地理情况：本工程0.000一下的环境类别为二b类,卫生间为二a类,其余为一类。1.2 立面布置立面设计应遵循下面三个原则：A 完整均衡、比较适当B 层次分明、交接明确 C 体形简洁、环境协调本项目主体建筑总高度为21.3m,主体部分女儿墙均高0.6m。立面设有填充墙和塑钢门窗,窗高及其他辅助设施窗高均合理布置,详见图纸。外墙面与外柱表面取齐,采用深色涂料。1.3 荷载1、设计柱、基础、主梁时采用的楼面均布活荷载标准值： 不上
4、人屋面：0.5 kN/m2卫生间：3.0 kN/m2楼梯间：3.5 kN/m2其他房间：3.0 kN/m2上述荷载组合值系数=0.8,准永久值系数=0.72、雪载：基本雪压=0.40 kN/m2,组合值系数=0.7,准永久值系数=0.23、风载：基本风压系数=0.40 kN/m2,地面粗糙度为C类。第2章 结构设计说明2.1 结构体系的选择和确定2.1.1 结构形式目前在我国土建工程中应用最广泛、技术最成熟的是钢筋混凝土结构,相比钢结构形式,它具有取材方便、进价低、耐久性好、维护费用低等优点。因此,本设计采用钢筋混凝土结构形式。2.1.2 结构体系竖向结构体系：常用的钢筋混凝土抗侧力结构体系、
5、框架结构体系、简力墙结构体系、框架简力墙结构体系、筒体结构体系等。与其他的结构体系相比较,框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼、计算理论比较成熟,在一定高度范围内造价较低等优点,可以形成较大的空间,易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面,通过合理设计,框架结构可以成为耗能能力强、变形能力大的延性框架,利于抗震。本设计要求建筑平面布置灵活,有较大的空间。鉴于框架结构的优点,本设计采用框架结构体系。楼面体系：根据结构形式不同,现浇楼盖结构可分为肋梁式楼盖、密肋楼盖平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。与其它结构形式相比较,肋梁式楼盖具有良好的技术经济指标,可最大限度的节省混凝土和钢筋用量
6、,结构整体性好、抗震性能好。另外,还要求楼板在自身平面内具有足够大的刚度。为此,本设计采用现浇楼面结构。2.1.3 结构布置本工程为多层教学楼,多层结构平面布置应考虑以下因素：1多层建筑的开间、进深尺寸及构件类型规格应尽量减少,以利于建筑工业化。2尽量采用风压较小的形状,并注意临近高层房屋风压分布的影响。3有抗震设防要求的多层结构,平面布置应力求简单、规则、均匀、对称并尽量减少偏心扭转的影响。综合以上因素及建筑高度较小,本教学楼的平面选为矩形,其优点是简单、规则、对称,有利于施工。2.1.4 两缝设置1. 分隔缝分隔缝的设置是对平屋面来说的,由于屋面保温屋、找平层有松散材料,防水保护层做完后的
7、细石混凝土容易有开裂所以设置了分隔缝,宽度为10-15mm嵌填密封材料2伸缩缝伸缩缝是防止房屋因气候变化而产生裂缝,应沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙,将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开,建筑物基础因其埋在地下受温度变化影响小,不必断开。2.2 建筑材料的选取该建筑的梁、板和柱的混凝土全部采用C30 ,受力钢筋除板外均采用HRB335级,外墙、内墙、楼梯间、女儿墙均采用240mm厚蒸压粉煤灰砖墙,外墙中间做40mm厚聚苯板夹心保温层。窗全部为铝塑门窗,室内门为木门,通向室外的门为铝合金玻璃门,门窗的尺寸见建筑设计部分。2.3 构件尺寸初选2.3.1横纵向框架主梁梁-截面高度
8、h=L=5.7=0.7120.475m,取0.5m梁-截面宽度 b=H=0.5=0.250.166m 取0.25m梁-截面高度 h=L=7.8=0.9750.65m,取0.8m梁-截面宽度 b=H=0.8=0.2660.4m 取0.4m梁BC截面高度 h=L=9.3=1.1620.775m,取0.8m梁BC截面宽度 b=H=0.8=0.2660.4m 取0.4m横向主梁 BC: b=0.8m h=0.4m纵向主梁-轴: b=0.5m h=0.25m; -轴: b=0.8m h=0.4m2.3.2次梁次梁L1截面高度 h=L=1/181/125.7=0.3160.475m,取0.4m次梁L2截面
9、高度 h=L=7.8=0.4330.650m,取0.5m次梁L1截面宽度 b=H=0.4=0.1330.2m 取0.2m次梁L2截面宽度 b=H=0.5=0.250.166m 取0.25mh=0.45m；b=0.2m2.3.3框架柱查表可知,其轴压比限值=0.9,柱的尺寸可以根据柱的比按下列公式计算： 2-1 2-2式中 为柱组合的轴压力设计值；按简支状态计算的负载面积；折算在单位面积上的重力荷载代表值,本建筑选用13kN/m2；为验算截面以上楼层层数；A柱截面面积；混凝土轴心抗压强度设计值；Fc=14.3kN/m2框架柱轴压比限值 =0.9该建筑的底层中柱的截面面积为：=1570024650
10、5 10000.914.3=146328.7170716.8mm2为方便计算,所有框架柱均取截面h=0.5m;b=0.5m2.4 结构计算单元的选取该框架结构体系符合平面抗测力结构单元假定和刚性楼板假定,故计算简图分为水平力作用下的平面协同体系和竖向荷载作用下一榀框架分析。该工程选取轴线上的一榀框架作为计算分析对象,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线,梁轴线至板底,25层柱高度即为层高,取3.9米,架空层柱高度从基础顶面取至一层板底距离是5.1米。图2-1 计算简图图2-2 计算简图 / 第3章 结构设计计算3. 1重力荷载计算3.1.1屋面及楼面永久荷载标准值计算1屋面永久荷载标准值计算25厚
11、1:25水泥砂浆200.025=0.5kN/m2隔离层 0.15kN/m2防水层三油两毡 0.35kN/m240厚1:8水泥砂浆找坡层2% 40.145=0.58kN/m220厚1:3水泥珍珠岩砂浆找平 0.0220=0.4kN/m270厚的保温板1.130.070.080kN/m2100厚钢筋混凝土屋面板250.1=2.5kN/m2顶棚 0.252kN/m2合计：5.2111kN/m2屋面梁线布恒载标准值板传来：KJL-=5.21111.55=8.077205kN/mKJL-=5.21111.55=8.077205kN/mKJL-=5.21111.55=8.077205kN/m2. 楼面永久
12、荷载标准值计算大学生活动室水泥砂浆楼面：20厚1:2水泥砂浆压实赶光 200.020.4kN/m2素水泥砂浆一道 100厚现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.5 kN/m2顶棚0.252 kN/m2合计：3.152kN/m2 楼面梁线布恒载标准值板传来：KJL-=3.1521.55=5.6736kN/m KJL-=3.1521.55=5.6736kN/m KJL-=3.1521.55=5.6736kN/m3墙裙高1500门厅,课间休息厅,楼梯间,走廊,卫生间素水泥浆一道 5-10厚地面砖19.80.01=0.198kN/m2 5厚1:2水泥砂浆 200.005=0.1kN/m26厚1:2.5水泥砂浆找平 0.00620=0.12kN/m29厚1:3水泥砂浆打底扫毛 0.00920=0.18kN/m2合计： 0.598kN/m2高1000其他房间 7厚1:2.5水泥砂浆 0.00720=0.14kN/m27厚1:3水泥砂浆找平扫毛 0.007
