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1、第二部分 结构设计第一章 结构设计说明一、工程概况工程名称：北京交通大学教学楼建筑地点：北京市结构类型：钢筋混凝土框架结构该建筑建筑面积约6920m2，共计五层。其中：首层层高4.2 m，标准层层高3.3m。二、设计资料：1.设计标高：首层室内设计标高0.000m，室内外高差为450mm。2.墙身做法：墙身为加气混凝土做填充墙，用M7.5混合砂浆砌筑。内墙为粉刷石膏打底，混合砂浆15mm厚；外墙为1:3水泥砂浆打底，厚22mm，3mm厚水泥胶结合层。3.楼面做法：地面为贴大理石地面40厚，50厚C10砼垫层，100厚3：7灰土垫层。钢筋混凝土现浇楼板厚200mm，板底刮腻子喷涂料5 mm。4.
2、屋面做法：SBS改性沥青防水层4mm厚，20厚水泥砂浆找平，250厚浆铺加气砼保温层，平均70厚水泥焦渣2%找坡层，200厚钢筋混凝土现浇屋面板 。5.工程地质条件：抗震设防烈度8度 ，耐火等级为三级，设计基本地震加速度0.2g；场地类别为类，设计地震分组为第一组；地基基底位于粘土层上其承载力特征值为fa=200 KN/m、=18KN/ m3；本工程不考虑地下水的影响；冻土深度：0.8米；基本风压：w。=0.45KN/m2；基本雪压为0.4 KN/m2；水箱重80KN；采用柱下独立基础。三、选用材料：外围护墙采用250mm加气混凝土砌块，内墙采用150mm加气混凝土砌块，强度为MU10，混合砂
3、浆强度M7.5；基础墙体采用蒸压灰砂砖，强度为MU10、水泥砂浆强度M7.5。四结构布置及计算说明：（一）、平面布置1.承重方案：本工程处于地震区，因此采用横向框架承重方案，它是在横向布置框架主梁，而在纵向上布置连系梁。横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向侧移刚度。2. 柱网尺寸：柱网布置应满足建筑平面布置的要求，与建筑分隔墙布置应相协调。（二）、结构计算说明1、现浇板计算方法：现浇板属于受弯构件，承受弯矩和剪力作用，所以用弹性理论进行设计。2、框架在水平地震作用下的内力分析：采用底部剪力法进行内力计算，此方法的适用条件是：建筑物的总高度40m，质量刚度沿高度均匀分布，以剪
4、力变形为主。H/B4。本工程满足上述条件。3、框架柱竖向荷载作用下的内力分析：采用二次分配法进行内力分析，将各节点的不平衡弯矩同时进行分配和传递，弯矩二次分配法所得结果与精确法比较相差较小，其计算精度可满足工程需要。 4、内力组合：在构件截面设计后求的控制截面上的内力作为配筋的依据，对于框架梁，一般选用梁的两端截面和跨中截面作为控制截面。对于柱侧，选取柱的上下端作为控制截面，内力不利组合就是控制截面中最大的内力组合。荷载主要有地震荷载作用下框架的内力，重力荷载作用下的框架内力和地震组合的重力荷载作用下的框架内力。五、基本假定及计算简图1、框架结构房屋是由横向和纵向框架组成的空间单元，通常近似地
5、按两个方向的平面框架分别计算。计算简图用梁、柱的轴线表示，梁、柱轴线取各自的形心线，其计算简图如下： 图1标准层柱网及楼梯间平面布置这里以一榀框架为计算单元，板的两向跨度分别为L1=6600mm，L2=7800mm，应用双向板。最简单的双向板肋梁楼盖是板直接支承到周边框架梁上，由于板的跨度大，板的厚度大大增加，一般不宜采用。此即在纵横相交的框架上布置井式梁，而框架作为井式梁的边梁。井式梁按简支形式支承在框架梁上，井式梁支承的楼板也是双向板。按本结构平面尺寸，可在每跨间各布置2根井字梁。其计算简图如图2。 图2标准层布置方案2、基本假定在结构分析中，一般采用如下假定：（1）楼板在自身平面内的刚度
6、无限大，这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架连为整体，不产生相对变形。（2）房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重合，在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架的水平位移相等。六、参考资料：1、建筑设计资料图集，中国建筑工业出版社；2、民用建筑设计通则，中国建筑工业出版社；3、高层建筑防火规范，中国建筑工业出版社；4、中小学建筑设计；5、中小型民用建筑图集；6、学校建筑；7、建筑抗震设计规范（GB50011-2001），中国建筑工业出版社，2002；8、钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程（JGJ3-2002）
7、，中国建筑工业出版社，2002；9、混凝土结构设计规范（GB50010-2002，GBJ10-89），中国建筑工业出版社，2002；10、建筑地基基础设计规范（GB500007-2002），中国建筑工业出版社，2002；11、建筑结构荷载规范（GB500005-2001），中国建筑工业出版社，2001；12、高层建筑箱形基础设计与施工规程（JGJ6-80），中国建筑工业出版社，1981；13、建筑构造通用图集（工程做法），（88J1），北京建筑工业研究院，1990；14、高层建筑结构设计（第二版），1990；15、钢筋混凝土高层建筑结构设计，中国建筑工业出版社，1992；16、简明建筑基础计算
8、与设计手册，中国建筑工业出版社，1997。第二章 构件截面尺寸和材料选择一、基础顶面设计标高的确定 基础顶面至室外地面高度0.85m，则基础顶面至一层楼面高度为5.5m，即0.85+0.45+4.2=5.5m , 其中:4.2为底层层高,0.45为室内外高差。 二、楼板厚度的确定根据平面布置，双向板短向跨度L1=2.2m，当取构造厚度h=80mm时，则h/L=80/2200=1/27,满足双向板的最小高跨比，故可选h=80mm。三、井字梁截面尺寸确定井字梁可按整体肋形梁的次梁选择截面尺寸，因其支座介于简支和连续之间，选h=L/20=7800/20=390mm,按模数要求取h=300mm,b=1
9、50mm,h/b=2.7。四、框架梁截面尺寸确定纵向框架梁，考虑抗震，选h=L/10=780mm,取h=750mm,b=300mm,此时h/b=2.5；横向框架梁，考虑抗震，选h=L/10=660,取h=600mm,b=250mm时，h/b=2.6。五、框架柱截面尺寸确定1、柱截面尺寸的初步选择对于多层框架，无论从受力的角度和信的净高而言，都以底层最为不利。按b=H/15=5500/15=367mm及柱截面宽度不应小于300mm（抗震设计时），且框架主梁已选bb=300mm,故截面初选bc=300+100=400mm。中柱截面初选bc hc=400500mm；对于边柱截面，考虑框架梁纵向钢筋锚
10、固要求，按水平锚固长度0.4LaE,由三级抗震构造规定，假定梁纵向钢筋直径d=25mm,取HRB400级钢筋时，有0.4LaE=0.41.054025=420mm,而且该钢筋应锚固于柱纵向钢筋内侧（并下弯15d），离柱外侧应包括柱的混凝土保护层厚度40mm+柱纵筋25mm（假定）+50mm（柱纵筋间净距）+梁端下弯纵筋直径一半12mm=127mm，则有hc420+127=547mm；故初步选取边柱截面尺寸bc hc=400600mm。2、简单验算（1）假定楼面各层荷载（含各类构件）为3.51.4+11=16KN/m2,则底层内柱轴力近似为N=166.67.85=4118KN,扩大1.1倍，有N
11、=4530KN，又H=5.5m，取L0=1.0H=5.5时，L0/b=5.5/0.4=13.75，可得 =0.924，选用HRB400级纵筋（fy=fy/=360N/mm2fc=11.9N/mm2）,由N0.9 (fcA+fY/As/)可得As/=8520mm2此时/=4.06%3%,配筋率偏大，故改选中柱，bc hc=500500mm；可满足要求。（2）因中柱尺寸改为500500mm保持边柱截面宽度与中柱一致，修改边柱截面尺寸为bc hc=500600mm；可满足要求（验算略）。六、材料选择1、除基础垫层混凝土选用C25外，基础及以上各层混凝土强度等级均选为C35。2、钢筋级别框架梁、柱等主
12、要构件纵向受力钢筋选择HRB400级、HRB335级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋等，选择HPB235级钢筋。第三章 屋面板和楼面板的设计一、屋面板和楼面板的荷载计算1、楼面板的荷载计算 3-1楼面板的荷载计算 荷载编号 项目楼1办公室（kN/m2 楼2 卫生间（kN/m2 楼3教室（kN/m2） 楼4 走廊（kN/m2）楼面活荷载2.00 2.00 2.00 2.00楼面做法楼9F（75厚）1.70 楼16B（110厚）2.00 2.00 2.00 楼2A(70厚）现浇板120厚（走廊 80厚）3.00 3.00 3.00 2.00 顶 棚 做 法棚8B0.17 0.17 棚80.23 0.
13、23 活荷载标准值2.00 2.00 2.00 2.50 恒荷载标准值3.673.673.673.67荷载标准值5.675.675.67 5.17活荷载设计值2.80 2.80 2.80 3.50 恒荷载设计值6.285.836.284.99 荷载设计值9.088.63 9.08 8.49 笔趣阁--笔下文学楼面的工程做法参考88J1-X1，则取楼2A水泥楼面为1.15kN/m2（1） 恒荷载标准值楼8B (地砖地面) 1.65KN/M280厚钢筋混凝土现浇楼板 0.08x25=2.0 KN/M2棚8(喷涂料) 0.02 KN/M2楼面均布恒荷载标准值 3.67KN/M2(2)楼面活荷载标准值： 2.0kN/m22、屋面板的荷载计算屋面板的荷载计算 单位： 表3-2屋面活荷载屋14现浇板120厚棚330.703.393.000.23恒荷载标准值活荷载标准值荷载标准值恒荷载设计值活荷载设计值荷载设计值4.500.5(雪载0.4)5.06.60.77.3层面的工程做法（参考88J-1）不上人（1）恒荷载标准值屋11-D3-5 2.48 KN/M280厚钢筋混凝土现浇楼板 0.08x25=2.0 KN/M2棚7B 0.02 KN/M2 4.50 KN/M2（2）屋面活荷截标准值： 0.5kN/m2雪载
