1、第1章 设计依据和工程概况1.1设计依据1.中小学设计规范（GB50099-）2.建筑设计防火规范（GB50016-）3.建筑抗震设计规范（GB50011-）4.混凝土结构设计规范（GB50010-）5.建筑结构荷载规范（GB50009-）6.混凝土结构施工图（11G101-1）7. 国家颁布相关结构设计文件和地方政府相关要求1.2工程概况 1.2.1 建筑设计概况：1. 工程名称：潍坊市南苑小学教学楼 2地点：山东潍坊市坊子区3. 建筑面积：约5300m2 4. 总层数：地上四层5. 高度：17.7m 每层层高3.6m6. 耐火等级：二级7. 屋面防水等级：二级8. 设计使用年限：50年1.
2、2.2 结构设计概况：1. 关键风向：夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风；基础风压：0=0.4kNm2地面粗糙度为B类；2. 结构类型：钢筋混凝土框架结构；3. 抗震等级：三级；4. 地震基础烈度：7度，设计基础地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为类；5. 基础雪压：；6. 材料：梁、板混凝土均采取C30，柱混凝土采取C35，基础垫层混凝土采取C15，梁、柱、板和基础受力筋均为HRB400级钢筋，箍筋采取HRB335级钢筋。第2章 建筑设计本建筑依据“土木工程学院土木工程专业本科毕业设计任务书”设计，为驻潍坊市南苑小学教学楼。为满足功效使用要求，本建筑采取现浇钢筋
3、混凝土框架结构体系，主体共四层，现浇钢筋混凝土楼盖，填充墙采取200mm加气混凝土砌块。为和周围已经有建筑色调一致，主体刷黄色乳胶漆，并于出口处设置无障碍坡道。2.1 设计原始资料2.1.1 建筑环境和地点：拟建建筑物在潍坊市坊子区，基础风压为0.4kN/m；地面粗糙度为B类；基础雪压0.35kN/m；夏季主导风向为东南风，冬季主导风为西北风；整年降水量634m，日最大降雨量92mm，每小时最大降水量56mm。雨季施工起止日期：7月1日9月30日。冬季施工起止日期：12月15日3月1日。抗震设防烈度为7度，二级抗震，设计地震分组为第二组，；建筑物场地类别为类。2.1.2 建筑使用功效需求：拟建
4、建筑物总面积约为5300m，层数：地上4层，每层层高3.6m，室内外高差设置为0.46m，主体结构高17.1m。采取上人屋面，设置上人屋面楼梯突出间，突出间高度2.7m。预设计房间类别及数量汇总见表2.1。表2.1 预设计房间类别及数量汇总表房间名称间数每间使用面积m2总使用面积m2一般教室29601740音乐教室1120120乐器室14040多功效大教室2120240电教器材储存24080试验室380240试验准备室340120语音教室1120120语言教室准备室或控制室14040老师阅览室13535学生阅览室2120240科技活动室260120党支部办公室14040办公室86040传达值班
5、室11515团、队、学生会办公室12020微机室2120240杂物储藏室140402.2 建筑平面设计建筑平面集中反应了建筑平面各组成部分特征及相互关系，使用功效要求，是否经济合理。除此之外建筑平面和周围环境关系，建筑是否满足平面设计要求，同时还不一样程度反应建筑空间艺术构思和结构部署关系。2.3.1房间形状、使用面积、尺寸确实定：在具体设计中，房间形状应从使用要求、结构形式和结构部署、经济条件美观等方面综合考虑，选择适宜房间形状。总而言之，房间形状确实定，不仅仅取决于功效、结构和施工条件，也要考虑房间空间艺术效果，使其形状有一定改变，含有独特风格。在本设计中，全部采取矩形。房间开间和进深在初
6、步确定房间面积和形状以后进行，通常应综合考虑以下多个方面：(1)满足设备部署及大家活动要求。满足视听要求。教室、办公室等为确保良好视听条件，应依据水平视角、视距、垂直视角要求，充足研究座位排列，确定适合房间尺寸。这些房间视角、视距规范全部有具体要求，在进行设计时，应依据具体要求进行。如对教室而言：第一排座位距黑板距离必需大于等于2.2米，为预防最终一排座位距黑板太远，影响学生视觉和听觉，后排距黑板距离不宜大于8米；为避免学生过于斜视而影响视力，水平视角（即前排边座和黑板远端视线夹角）应大于等于30度。(2)良好天然采光。为满足此条要求，建筑结构采取框架结构，这么能够设置较大窗户有利于采光。 (
7、3)符合建筑模数协调统一标准要求。(4)充足利用框架结构优越性，并考虑到柱网部署要求。综上，并结合桌椅部署、学生活动、老师办公要求，进行确定房间面积尺寸。2.3.2门窗大小及位置确实定：房间门洞口设置关键从方便交通联络方面来考虑，有时也兼采光和通风，并考虑房间面积有效利用，人流活动及交通疏散、建筑外观及经济性等各个方面。在进行各用途房间门洞口部署时参阅建筑设计防火规范第五章民用建筑相关要求进行。结合规范要求，在此次设计中教室门尺寸采取1.1m2.7m，并设置上亮，每间教室均设置前后两道门。入口处设置四道宽1.5m双扇门。窗口面积大小关键依据房间使用要求、房间面积和当地日照情况等原因来考虑。设计
8、时依据窗地面积比进行窗口面积估算。门窗位置部署应满足以下要求：(1)门窗位置应尽可能使墙面完整，便于设备部署和合理组织人行通道。(2)窗位置应有利于采光通风。(3)门位置应方便交通利于疏散。房间中窗大小和位置确实定，关键是考虑到室内采光和通风要求。此次设计中，教室窗户，考虑规范要求窗地比1：5，并于教室及办公室靠走廊一侧设置高窗。2.3 立面设计在进行立面设计时，要明确建筑立面是为了满足施工要求而按正投影绘制，分别为正立面、背立面、和侧立面，在每个立面处理时考虑了多个面相互协调和乡邻面衔接以取得统一。立面处理时在符合功效要求和结构要求上，对建筑空间造型深入深化，所以建筑外形利用了建筑物构件直接
9、效果，入口关键处理和少许装饰处理。对于本建筑更是努力争取简练、明朗、朴素、大方，避免了繁琐装饰。在建筑底部设置文化石贴面墙裙；其它立面处理均采取简单涂料粉刷，表现简单明朗特征。立面色彩和质感： 建筑外形色彩设计包含大面积墙面基调色选择和墙面上不一样色彩构图等两方面。设计中应注意以下几点：(1)色彩处理必需友好统一且富有改变，在用色上可采取大面积基调色为主，局部利用其它色彩相配合使用从而突出关键。本设计中基调色为黄色，女儿墙部位采取白色，而底层墙裙采取红褐色瓷砖。(2)色彩利用必需和建筑物性质相一致。因为色彩在大家心理上有不一样反应。所以选择色彩应考虑建筑物性质，合适表现建筑物性格。第3章 结构
10、部署及计算简图3.1结构选型本工程为潍坊市坊子区南苑小学教学楼，依据该建筑使用功效及建筑设计要求，完成了建筑设计部分。由工程概况知该建筑主体结构共四层，主体结构高17.1米，每层层高3.6米；地震基础烈度为7度，设计基础地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为类。依据本工程特点选择钢筋混凝土框架结构承重体系。 基础形式依据本工程建筑特点及地基承载力，选择柱下独立基础。3.2结构部署由前期确定建筑方案得到该工程建筑平面图，因为建筑平面部署范围较大，设有变形缝，本计算书只选择其中一部分进行结构计算，现选择轴和轴之间框架进行结构计算，建筑平面部署图图3.1：3.2.1构件截面尺寸初
11、估: 1.框架柱截面初估：框架柱截面尺寸依据柱轴压比限制按下列公式计算：式中：A柱截面面积，取方形时边长为a，；n验算截面以上楼层层数；S验算柱负荷面积，可依据柱网尺寸确定，；混凝土轴心抗压强度设计值，/；竖向荷载分项系数，取=1.2；地震及中、边柱相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；G结构单位面积重量（竖向荷载），/，依据经验估算，对框架结构为12-14/，对框架剪力墙结构为13-15/，对剪力墙结构和筒体结构为14-16/。各层重力荷载代表值近似取15/，两边柱和中柱负荷面积分别为，可得第一层柱截面面积为：边柱1： 边柱2：中柱：取柱截面为正方形，
12、则边柱1，边柱2和中柱截面高度分别为。依据计算结果并综合考虑其它原因取柱截面尺寸为：一层取，其它层取。2.框架梁截面初估KL1：:，取h=800mm 取b=300mmKL2；取h=600mm 取b=300mmKL3：取h=400mm 取b=300mm3.次梁截面初估取h=500mm取b=300mm4.板厚初估取h=110mm5.基础部署基础部署依据地质汇报确定，基础形式采取柱下独立基础，第二层粉质粘土可作为持力层，承载力特征值，由地质汇报可知，第一层杂填土厚度为2m，第二层粉质粘土厚度为5.60m，所以可取基础埋深为2m，基础高度预估0.6m，则底层柱高3.2.2建筑平面部署图：图3.1图3.
13、1 建筑平面部署图3.2.3结构平面部署图：图3.2图3.2 结构平面部署图3.3 横向框架计算简图底层柱高，其它层柱高即为层高3.6m。梁跨度取顶层柱截面形心之间距离，则：横向框架计算简图图3.4：图3.3 横向框架计算简图第4章 重力荷载计算4.1屋面永久荷载标准值4.1.1平屋面：25厚1:2.5水泥砂浆保护层 200.025=0.5kN/m2 1.5厚HY高分子聚乙烯丙纶复合防水卷材二道 20.001512=0.04kN/m225厚1:3水泥砂浆找平层 200.025=0.5kN/m250厚挤塑板保温层 0.50.05=0.025kN/m21:8水泥珍珠岩找坡2%，最薄处60（平均厚度
14、为100） 40.1=0.4kN/m2 110厚现浇钢筋混凝土板 250.11=3.0kN/m2板底抹灰 170.02=0.34kN/m2 累计 4.56kN/m2 4.2楼面永久荷载标准值4.2.1一般楼面：10厚地面砖 180.01=0.18kN/m230厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m2 110厚现浇钢筋混凝土板 250.11=2.75kN/m2板底抹灰 170.02=0.34 kN/m2累计 3.50kN/m2 4.2.2楼梯间楼面：20厚磨光花岗石（大理石）板 280.02=0.56kN/m220厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m2素
15、水泥浆一道110厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3kN/m2板底抹灰 170.02=0.34 kN/m2累计 4.05kN/m2 4.2.3卫生间楼面：10厚地面砖背刮水泥砂浆粘结 稀水泥浆接缝 0.55 kN/m230厚1:3干砂性水泥砂浆结合层 200.03=0.6 kN/m21.5厚聚氨酯防水层二道20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2110厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75 kN/m2累计 4.3 kN/m24.3墙体永久荷载标准值4.3.1外墙：涂料饰面层4厚聚合物抗裂砂浆 200.004=0.08kN/m212厚水泥砂浆 200.012=0.24k
16、N/m250厚聚苯板保温层 0.50.05=0.025kN/m212厚水泥砂浆粘接层 200.012=0.24kN/m2200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1kN/m2累计 （加内墙装修做法） 1.685+0.361=2.05kN/m2 4.3.2一般内墙：涂料饰面层5厚1:0.5:2.5水泥石膏砂浆 170.005=0.085kN/m28厚1:6水泥石膏砂浆 170.008=0.136kN/m23厚外加剂水泥砂浆抹基面刮糙 200.003=0.06kN/m24厚聚合物水泥砂浆 200.004=0.08kN/m2200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1kN/m2累计 （内墙装修做法2
17、） 1.82kN/m2 4.4梁柱永久荷载标准值KL1(300800)：KL2(300600)：KL3(300400：L（300500）：KZ1(600600)：；KZ2(450450)：。4.5屋面及楼面可变荷载标准值活荷载计算：查建筑结构荷载规范(GB 50009-)，由荷载规范5.3.1条知： 上人屋面均布活荷载标准值： 2；由荷载规范5.1.1条知： 教学楼教室均布活荷载标准值： 2.5；教学楼走廊均布活荷载标准值： 3.5；楼梯均布活荷载标准值： 3.5；卫生间均布活荷载标准值： 2.5；4.6雪荷载标准值由建筑结构荷载规范（GB50009-）附录E表E.5可知，潍坊地域基础雪压为0
18、.35。第5章 重力荷载代表值计算5.1重力荷载标准值计算5.1.1各层梁柱重力荷载标准值： 计算过程及结果见表5.1：表5.1 梁柱重力荷载标准值楼层构件截面尺寸g(kN/m)数量(n)一层梁300x5003.296.914317.8 1946.3300x8005.648.1251142.1 300x60046.916441.6300x4002.372.7744.8柱600x6009.825.56301637.98 1637.98其它层梁300x5003.296.914317.81946.3300x8005.648.1251142.1300x60046.916441.6 300x4002.3
19、72.7744.8 柱450x4505.673.630612.36 612.365.1.2门窗重力荷载标准值：门窗计算单位面积上重力荷载，木门单位面积重力荷载为0.22，铝合金门窗（双层玻璃）单位面积重力荷载取0.62。计算过程及结果见表5.2。表5.2 门窗重力荷载标准值楼层门窗编号洞口尺寸（mm）洞口面积（m2）重度（kN/m2）数量（n）Gi（kN）（kN）一M11500x27004.050.243.2496.28M21800x27004.860.210.97M31000x27002.70.242.16M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2127
20、.13C12700x18004.860.61440.82C21500x18002.70.61625.92C31500x9001.350.61310.53C41800x9001.620.632.92C51500x9001.350.621.62二、三M31000x27002.70.242.16100.88M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2148.32C12700x18004.860.61852.49C21500x18002.70.61219.44C31500x9001.350.61612.96C41800x9001.620.632.92C51500x9
21、001.350.621.62四M31000x27002.70.231.62103.62M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2169.5C12700x18004.860.61955.4C21500x18002.70.61117.82C31500x9001.350.61713.77C41800x9001.620.632.92C51500x9001.350.621.625.1.3现浇钢筋混凝土板重力荷载标准值：1-3层：4层： 5.1.4墙体重力荷载标准值： 一层： 轴和轴墙体：0.518(12.65+0.6+6.2)0.2+2.5(12.65+0.6+6.
22、2)-4.86-2.752.05+0.5186.40.2+(2.56.4-2.73)2.05+0.51812.50.2+2.51.8212.5+0.5186.850.2+2.51.826.85=247.6kN 轴墙体：(0.5186.250.2+2.56.251.82) 12=476.25kN轴墙体：180.50.2153.15+（2.382.55-4.8615-4.054-2.75-1.623-1.352）2.05+（2.370.6-142.97-32.97-32.7-22.43-141.62）1.82=594.06kN一层墙体总重G=337.6+476.25+594.06=1317.91k
23、N二、三层：轴墙体：0.5180.2（12.56+0.7+6.2）+2.5(12.56+0.7+6.2)-2.75-2.7 2.05+0.5180.26.4+(2.56.4-2.73)2.05+0.5180.212.5+2.512.51.82+0.5180.26.85+2.56.851.82=252.76kN轴墙体：0.5180.26.2510+2.56.251.8210+0.5180.26.8+2.56.81.82=440.06kN轴墙体：180.50.2160.75+（2.382.55-174.86-22.7-21.35-31.62）2.05（2.378.2-162.97-32.7-22.
24、43-171.35）1.82=658.13kN二层和三层墙体自重为：G=252.76+440.06+658.13=1350.95kN四层：轴墙体：0.5180.2（12.56+0.7+6.2）+2.5(12.56+0.7+6.2)-2.75-2.7 2.05+0.5180.26.4+(2.56.4-2.73)2.05+0.5180.212.5+2.512.51.82+0.5180.26.85+2.56.851.82=252.76kN轴墙体：0.5180.26.2510+2.56.251.8210+0.5180.26.8+2.56.81.82=440.06kN轴墙体：180.50.2160.75
25、+（2.382.55-174.86-22.7-21.35-31.62）2.05（2.378.2-162.97-32.7-22.43-171.35）1.82=658.13kN四层墙体自重为：G=252.76+440.06+658.13=1350.95kN女儿墙自重：G=(1.4-0.12)180.2(13.65+8.3+6.9+40.5+26.65+7.95)+0.12250.2(13.65+8.3+6.9+40.5+26.65+7.95)=541.37kN突出间自重：G=8.950.22.742.05+（4.92.7+7.62.7）2.05+6.932.76+0.30.65259.54+5.6
26、48.12+2.375.42+4.56（5.49.5+8.19.5）+3.299.52=1170.63kN5.1.5楼梯自重：楼梯形式采取板式楼梯，楼梯板厚为其投影长度1/251/30，水平投影长度为2970mm，故取板厚为110mm，休息平台取110mm，平台梁尺寸为200mm300mm，楼梯自重计算以下：1.楼板自重LT1：22.553.470.1125=48.67kNLT2:3.63.470.1125=34.35kN 22.153.470.1125=41.03kN2.踏步自重 LT1:0.150.270.52.5511252=25.06kN LT2:0.150.270.53.61125=
27、20.05kN 0.150.270.52.151125=11.97kN3.踏步饰面自重 30厚大理石面层（包含水泥砂浆打底） LT1：（0.1511+0.2711）0.032.55282=19.79kN LT2：（0.1511+0.2711）0.033.628=13.97kN （0.1511+0.2711）0.032.15282=16.69kN4.梯板底刮腻子自重 LT1:3.472.550.1=0.88kN LT2:3.473.60.1=1.25kN 3.472.150.12=1.49kN5.休息平台自重 LT1:4.052.65.2=54.76kN LT2:4.052.67.9=83.19
28、kN6.平台梁自重 LT1:0.20.35.425=8.1kN LT2:0.20.38.125=12.15kN 每层楼梯总重为：G=393.4kN 5.2可变荷载标准值计算可变标准值计算见表5.4：表5.4 各层可变荷载标准值（单位：kN）楼面面积（m2）楼面均布活荷载（kN/m2）雪荷载（kN/m2）荷载值（kN） 楼面教室596.162.51490.4走廊131.223.5459.27卫生间37.262.593.15 屋顶764.640.35267.625.3楼层重力荷载代表值计算依据建筑抗震设计规范中5.1.3条要求：计算地震作用时，建筑重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和可变荷载
29、标准值组合后之和，多数情况下组合值系数为0.5，即恒载+0.5活荷载，计算集中于各楼层标高处重力荷载代表值，计算时墙、柱重力荷载上下各取二分之一，屋面取雪荷载计算。各层永久荷载标准值:四层:=1946.3+612.36/2+103.62/2+3554.7+479+1350.95/2+267.62/2+393.41/2=7343.99kN三层：=1946.3+612.36+100.88/2+103.62/2+3032.69+1350.95+（1490.4+459.27+93.15）/2+393.41=8527.39kN二层：=1946.3+612.36/2+760.9/2+（96.28+100.
30、88）/2+3032.69+（1350.95+1317.91）/2+（1940.4+459.27+93.15）/2+393.41=8513.45kN一层：=1946.3+（1637.98+612.36）/2+（96.28+100.88）/2+3032.69+（1350.95+1317.91）/2+（1490.4+459.27+93.15）/2+393.4/2+3.5（8.221.5+2.821.5）+3.29（1.52+8.1+1.52+2.7）=9065.23kN由表5.5做出该结构重力荷载代表值串珠模型图5.6：图5.6 重力荷载代表值串珠模型第6章横向框架侧移刚度计算6.1横向框架梁线刚
31、度计算框架梁采取C30混凝土，Ec=3.0104N/mm2，横向框架梁线刚度计算公式 式中： ib框架梁线刚度混凝土弹性模量；梁计算跨度；梁截面惯性矩；对于中框架，其截面惯性矩，对于边框架，其中横向框架梁线刚度计算见表6.1。表6.1 横向框架梁线刚度计算计算表(单位：)梁楼层Ec（N/mm2）bh(mm2)(mm4)(mm)A-B1-431043006005.410968102.3810103.5710104.761010B-C1-43006005.410965702.4710103.7110104.941010C-D1-43004001.610923102.0810103.1210104.
32、161010D-E1-43006005.410968102.3810103.5710104.761010C-E突出间3006506.910992002.2510103.3810104.510106.2横向框架柱线刚度计算框架柱采取C35混凝土，Ec=3.15104N/mm2，横向框架梁线刚度计算公式 式中： ic框架柱线刚度混凝土弹性模量；h框架柱计算高度；柱截面惯性矩； 横向框架柱线刚度计算见表6.2：表6.2 柱线刚度(单位：)楼层bh（mm2）Ec（N/mm2）Ic（mm4）h（mm）EcIc/h1层6006003.151041.08101054606.23101024层4504503.
33、4210936002.991010突出间4504503.4210927003.9910106.3横向框架柱侧移刚度计算横向框架柱侧移刚度计算过程及结果见表6.3：表6.3柱侧移刚度D值计算（单位：N/mm）楼层K12/h2根数1A轴边框边柱6.2310100.5730.4171.0510413.83105A轴中框边柱6.2310100.7640.4571.151041B轴边框中柱6.2310101.0710.5121.251041B轴中框中柱6.2310101.5570.5781.451041B轴中框边柱6.2310100.7930.4631.161044B轴边框边柱6.2310100.596
34、0.4221.061041C轴边框中柱6.2310101.0960.5161.291042C轴中框中柱6.2310101.4610.5671.421045D轴边框中柱6.2310101.0740.5121.281042D轴中框中柱6.2310101.8440.6071.521045E轴边框边柱6.2310100.5730.4171.051042E轴中框边柱6.2310101.1460.4571.1510452-4A轴边框边柱2.9910101.1940.3741.0410414.31105A轴中框边柱2.9910101.5920.4431.231041B轴边框中柱2.9910102.4350.
35、5491.521041B轴中框中柱2.9910103.2440.6191.711041B轴中框边柱2.9910101.6520.4521.251044B轴边框边柱2.9910101.2410.3831.061041C轴边框中柱2.9910102.2840.5331.481042C轴中框中柱2.9910103.0430.6031.671045D轴边框中柱2.9910102.2370.5281.461042D轴中框中柱2.9910103.7790.6541.811045E轴边框边柱2.9910101.1940.3741.041042E轴中框边柱2.9910102.3880.5441.231045突
36、出间C轴边框中柱3.9910101.2790.3902.5610411.94105C轴中框中柱3.9910101.7040.4603.021042E轴边框边柱3.9910101.7420.4663.061041E轴中框边柱3.9910102.9170.5933.891042表中：K值确实定方法为：确实定方法为：通常层： ，底层： 依据建筑抗震设计规范3.4.3条中表3.4.3-2要求：下层侧向刚度小于相邻上一层70%，或小于相邻三个楼层侧向刚度平均值80%，该框架为竖向不规则框架。由表6.3可知：0.7且 0.8所以该框架为竖向规则框架。第7章 横向框架在地震力作用下内力及侧移计算7.1结构基础自振周期计算 本设计采取假想顶点位移法计算结构基础自振周期，那么结构在重力荷载代表值作用下顶点位移计算详见表7.1：表7.1结构顶点假想侧移计算楼层(kN)(kN) (kN/m)4 8514.62 8514.62 431000 0.01950.20863 8527.3917042.01
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