毕业论文小学教学楼工程设计计算书.doc

1 工程概况及设计依据

1.1　工程概况
工程名称： 小学教学楼工程
工程地址：
工程单位：某建筑公司
工程规模：建筑面积4725㎡，建筑主体4层，局部3层，总高度15.40米，室内外高差为0.45米，女儿墙高1.0,米。建筑总长度为56.5米，总宽度为38.3米。
功能布局：四层都为学生教室以及一些必要的配套房间以及行政办公房间。
建筑等级：二级。
本工程设计使用年限：50年。
本工程结构体系为钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为7度，抗震等级为二级，场地类别Ⅱ类，基本风压为0.7kN/m2， 地面粗糙度为B类。
1.2　设计依据
1.2.1　主要技术指标
本工程混凝土结构的环境类别：基础、屋面为二（a），其余为一类；建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，特征周期Tg=0.40s；50年一遇基本风压为0.70kN/m2，修正后的基本风压为0.70kN/m2。
1.2.2　地质资料
根据统计结果及钻探揭露的岩土层特征、结合当地经验和有关规范，综合分析确定
场地工程地质报告如下：
1、 钻探场地平坦，场地高程为7m。
2、 场地土层（自上而下分布）
杂填土层：0.7m，容重
耕土：灰黑色、湿、厚0.3m，容重
粘土Ⅰ：褐黄－棕褐色，中密，很湿，可塑状态，厚2.2~2.6m，容重
淤泥：浅灰－深灰色，稍密，饱和，软塑～流塑状态，厚6.4~6.6m，容重
粘土Ⅱ：灰黄色，中密，很湿，饱和，可塑～硬塑状态，厚6m，容重
中砂层：中密，厚5~8m。
3、 地下水位：地下3.0~3.5m之间。
4、 主要土层的物理力学指标见表1

表1 主要土层的物理力学指标见
土层

压缩
系数
压缩
模量E

粘土Ⅰ
80～100
0.055
38.7

8~10
淤泥
60～70
0.240
11.3

6～7
粘土Ⅱ
180～200
0.024
76.4
700~900
25～30
中砂层
250～340

1700~1900
25～35

5、水文地质：地下水在地表下2.5m。

2　结构选型与布置

2.1　结构方案选择
本工程为小学教学楼，根据工程规模及功能布局，此次设计的结构形式主体房屋采用钢筋混凝土框架结构。由于实训楼的内部空间较大，承受荷载形式多样，所以结构体系采用纵横向框架承重。根据抗震要求、施工条件以及施工技术的情况，采用现浇整体式的施工方法较为妥当。
2.2　结构布置
2.2.1　框架结构承重方案的选择
本设计为四层框架结构，根据小学建筑的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的横向承重体系。
柱网及主体结构平面布置如附图1所示。
2.2.2　柱网与柱高
本工程柱高均为3.6m。
2.3　板、梁、柱截面尺寸估算
2.3.1　框架柱截面尺寸
框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式进行估算。
2.3.1.1　柱的轴向压力设计值：
注：—考虑地震作用组合后柱轴力增大系数；考虑7度抗震设防，由于本框架结构荷载较小，β可取1.2。；
—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值；一般取，本设计取14KN/m2；
—验算截面以上楼层层数；
—按简支状态计算的柱的负荷面积。
2.3.1.2 框架柱截面面积

注：为框架柱最大轴压比限值，查 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）第11.4.16条，得抗震等级为三级的轴压比限值[uN]=0.9；为砼轴心抗压强度设计值，
本设计采用C30砼，则fc=14.3MPa。
由图2-3，2-4可知KZ13和KZ2的负荷面积分别如下：
KZ2：（17.3+4.5）/2 ×（6.6+3.5）/2 =55.04㎡
KZ13：（4.5+4.5）/2 ×(8.4+2.4)/2 = 24.3㎡
对于KZ2：
=1.2×55.04×14×4 =2411.8KN

= 2411.8×1000 / (0.9×14.3)= 187.4mm2

取400mm×500mm。
对于KZ13：
=1.2×24.3 X 14 X 4 = 1632.9 KN

= 1632.9 × 1000 / (0.8 × 14.3)= 126.88mm2

取400mm×400mm。
框架柱的截面尺寸宜符合下列要求：
（1）矩形截面柱，抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三柱抗震等级且层数超过2层时不宜小于400mm；
（2）柱的剪跨比宜大于2；
（3）柱截面高度与宽度的比值不宜大于3。
综合以上结论框架边柱（包括角柱）取400mm×400mm， 400mm×450mm。
楼梯构造柱截面尺寸为200mm ×200mm。
2.3.2　楼板厚度
板厚：连续双向板h=（1/30~1/40）× 2600 = （65~85）mm，双向板厚≥100mm，故楼面和屋面都取100mm，板混凝土强度采用C25。
2.3.3　梁截面尺寸
KL1：=(1/14-1/8)l 取=1/14×8400=600mm
取=600mm
=(1/3-1/2) 取=1/2=300mm
KL8：=(1/18-1/12)l 取=1/18×4500=250mm
取=400mm
=(1/3-1/2) 取=1/2=200mm

3　荷载计算

3.1　楼板、屋面板荷载计算
3.1.1 不上人屋面
40mm厚C20细石混凝土刚性垫层
0.04 X 25
=1.00 kN/m2
10mm厚水泥砂浆保护层
0.01 X20
=0.20 kN/m2
1.5mm厚自粘橡胶沥青防水卷材

0.15 kN/m2
3mm厚BAC双向自粘橡胶沥青防水卷材

0.15 kN/m2
20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层
20 X 0.02
=0.40 kN/m2
25mm厚挤塑泡沫保温隔热板
0.025 X 0.5
=0.012 kN/m2
20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层
20 X 0.02
=0.40 kN/m2
白色水泥漆

0.36 kN/m2
合计
楼面恒载标准值
=2.67kN/m2
屋面均布活荷载标准值为0.50 kN/m2
3.1.2　楼面荷载（水磨石楼面）
15mm白水泥大理石子面 15 X 25
0.38 kN/m2
18mm 1：3水泥砂浆找平
18X 20
0.36 kN/m2
2mm 纯水泥浆一道
2 X20
0.04 kN/m2
20mm抹平
20 X 17
0.34 kN/m2
合计
恒载标准值
=1.1kN/m2
均布活荷载标准值为2.00 kN/m2

经比较计算后，决定取统一值。楼面：恒载为1.1 kN/m2，活载为2.0 kN/m2；走廊和楼梯活载取2.5 kN/m2；不上人屋面：恒载为2.67 kN/m2，活载为0.50 kN/m2。
3.2　梁上荷载计算
外墙采用200mm厚的水泥空心砖，内墙采用200mm厚空心多孔砖容重为12.5kN/m³。
3.2.1无窗墙

200厚空心多孔砖
（3.6-0.6）×0.2×12.5
=7.5kN/m2
外墙面砖
3.6×0.5
=1.8kN/m2
水泥粉刷内墙
（3.6-.6）×0.36
1.26kN/m2
合计
恒载标准值
=10.6kN/m2

3.2.2有门窗墙
200厚空心多孔砖
（3.6-0.4）×0.2×12.5
=3.5 kN/m2
铝合金窗
1.8×0.5
=.9 kN/m2
外墙面砖
0.5×1.4
0.7 kN/m2
水泥粉刷内墙
0.36×1.4
0.504 kN/m2
合计
恒载标准值
=5.6kN/m2

3.3　栏杆荷载
栏杆取均布荷载1KN/m
4　PKPM结构电算资料
4.1结构设计总信息

结构材料信息: 钢砼结构
混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.50
钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00
水平力的夹角(Rad): ARF = 0.00
地下室层数: MBASE= 1
竖向荷载计算信息: 按一次加荷方式计算
风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载
地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力
“规定水平力”计算方法: 楼层剪力差方法(规范方法)
特殊荷载计算信息: 不计算
结构类别: 框架结构
裙房层数: MANNEX= 0
转换层所在层号： MCHANGE= 0
嵌固端所在层号： MQIANGU= 2
墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 1.00
墙元网格: 侧向出口结点
是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否
强制刚性楼板假定是否保留板面外刚度 是
墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点 是
采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法
结构所在地区 全国

风荷载信息 ..........................................
修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.70
风荷载作用下舒适度验算风压: WOC= 0.10
地面粗糙程度: B 类
结构X向基本周期（秒）: T1 = 0.29
结构Y向基本周期（秒）: T2 = 0.29
是否考虑风振: 是
风荷载作用下结构的阻尼比(%): WDAMP= 5.00
风荷载作用下舒适度验算阻尼比(%): WDAMPC= 2.00
构件承载力设计时考虑横风向风振影响: 否
承载力设计时风荷载效应放大系数: WENL= 1.00
体形变化分段数: MPART= 1
各段最高层号: NSTi = 5
各段体形系数: USi = 1.30

地震信息 ............................................
振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC
计算振型数: NMODE= 12
地震烈度: NAF = 7.00
场地类别: KD =I1
设计地震分组: 一组
特征周期 TG = 0.25
地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.08
用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的
地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50
框架的抗震等级: NF = 3
剪力墙的抗震等级: NW = 3
钢框架的抗震等级: NS = 3
抗震构造措施的抗震等级: NGZDJ =不改变
活荷重力荷载代表值组合系数: RMC = 0.50
周期折减系数: TC = 0.70
结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00
中震(或大震)设计: MID =不考虑
是否考虑偶然偏心: 是
是否考虑双向地震扭转效应: 否
斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0

活荷载信息 ..........................................
考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到4层
柱、墙活荷载是否折减 不折算
传到基础的活荷载是否折减 折算
考虑结构使用年限的活荷载调整系数 1.00
------------柱，墙，基础活荷载折减系数-------------
计算截面以上的层数---------------折减系数
1 1.00
2---3 0.85
4---5 0.70
6---8 0.65
9---20 0.60
> 20 0.55

调整信息 ........................................
梁刚度放大系数是否按2010规范取值： 是
梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85
梁活荷载内力增大系数： BM = 1.00
连梁刚度折减系数： BLZ = 0.60
梁扭矩折减系数： TB = 0.40
全楼地震力放大系数： RSF = 1.00
0.2Vo 调整分段数： VSEG = 0
0.2Vo 调整上限： KQ_L = 2.00
框支柱调整上限： KZZ_L = 5.00
顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0
顶塔楼内力放大： RTL = 1.00
框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级:是
实配钢筋超配系数 CPCOEF91 = 1.15
是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1
弱轴方向的动位移比例因子 XI1 = 0.00
强轴方向的动位移比例因子 XI2 = 0.00
是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0
强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0
薄弱层地震内力放大系数 WEAKCOEF = 1.25
强制指定的加强层个数 NSTREN = 0

配筋信息 ........................................
梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 270
柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 270
墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210
边缘构件箍筋强度 (N/mm2): JWB = 210
梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00
柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00
墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 150.00
墙竖向分布筋配筋率 (%): RWV = 0.30
结构底部单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0
结构底部NSW层的墙竖向分布配筋率: RWV1 = 0.60

设计信息 ........................................
结构重要性系数: RWO = 1.00
柱计算长度计算原则: 有侧移
梁柱重叠部分简化: 不作为刚域
是否考虑 P-Delt 效应： 否
柱配筋计算原则: 按单偏压计算
按高规或高钢规进行构件设计: 否
钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85
梁保护层厚度 (mm): BCB = 20.00
柱保护层厚度 (mm): ACA = 20.00
剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.16-4: 是
框架梁端配筋考虑受压钢筋: 是
结构中的框架部分轴压比限值按纯框架结构的规定采用:否
当边缘构件轴压比小于抗规6.4.5条规定的限值时一律设置构造边缘构件: 是
是否按混凝土规范B.0.4考虑柱二阶效应: 否

荷载组合信息 ........................................
恒载分项系数: CDEAD= 1.20
活载分项系数: CLIVE= 1.40
风荷载分项系数: CWIND= 1.40
水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30
竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50
特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00
活荷载的组合值系数: CD_L = 0.70
风荷载的组合值系数: CD_W = 0.60
活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50

地下信息 ..........................................
土的水平抗力系数的比例系数(MN/m4): MI = -1.00
扣除地面以下几层的回填土约束: MMSOIL = 0
回填土容重 (kN/m3): Gsol = 18.00
回填土侧压力系数: Rsol = 0.50
外墙分布筋保护厚度 (mm): WCW = 35.00
室外地平标高 (m): Hout = -0.35
地下水位标高 (m): Hwat = -20.00
室外地面附加荷载 (kN/m2): Qgrd = 0.00

剪力墙底部加强区的层和塔信息.......................
层号 塔号
1 1
2 1

用户指定薄弱层的层和塔信息.........................
层号 塔号

用户指定加强层的层和塔信息.........................
层号 塔号

约束边缘构件与过渡层的层和塔信息...................
层号 塔号 类别
1 1 约束边缘构件层
2 1 约束边缘构件层
3 1 约束边缘构件层

*********************************************************
* 各层的质量、质心坐标信息 *
*********************************************************

层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 附加质量 质量比
(m) (m) (t) (t)
5 1 -18.908 13.388 16.400 443.6 22.4 0.0 1.03
4 1 -19.248 13.698 12.800 408.0 46.4 0.0 1.00
3 1 -19.248 13.698 9.200 408.0 46.4 0.0 0.97
2 1 -19.222 13.671 5.600 422.3 46.4 0.0 1.49
1 1 -18.527 13.643 1.000 310.1 3.7 0.0 1.00

活载产生的总质量 (t): 165.275
恒载产生的总质量 (t): 1992.079
附加总质量 (t): 0.000
结构的总质量 (t): 2157.353
恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载
结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量和附加质量
活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)

*********************************************************
* 各层构件数量、构件材料和层高 *
*********************************************************

层号(标准层号) 塔号 梁元数 柱元数 墙元数 层高 累计高度
(混凝土/主筋) (混凝土/主筋) (混凝土/主筋) (m) (m)

1( 3) 1 55(25/ 300) 34(25/ 300) 0(30/ 300) 1.000 1.000
2( 1) 1 99(25/ 360) 35(25/ 360) 0(30/ 300) 4.600 5.600
3( 1) 1 99(25/ 360) 35(25/ 360) 0(30/ 300) 3.600 9.200
4( 1) 1 99(25/ 360) 35(25/ 360) 0(30/ 300) 3.600 12.800
5( 2) 1 98(25/ 360) 35(25/ 360) 0(30/ 300) 3.600 16.400

*********************************************************
* 风荷载信息 *
*********************************************************

层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y

5 1 58.66 58.7 211.2 249.58 249.6 898.5
4 1 50.72 109.4 604.9 216.69 466.3 2577.0
3 1 44.64 154.0 1159.3 191.76 658.0 4945.9
2 1 51.78 205.8 2106.0 224.15 882.2 9003.9
1 1 0.00 205.8 2311.8 0.00 882.2 9886.1

===========================================================================
各楼层偶然偏心信息
===========================================================================

层号 塔号 X向偏心 Y向偏心
1 1 0.05 0.05
2 1 0.05 0.05
3 1 0.05 0.05
4 1 0.05 0.05
5 1 0.05 0.05

===========================================================================
各楼层等效尺寸(单位:m,m**2)
===========================================================================

层号 塔号 面积 形心X 形心Y 等效宽B 等效高H 最大宽BMAX 最小宽BMIN
1 1 459.00 -19.44 13.56 45.00 10.20 45.00 10.20
2 1 459.00 -19.44 13.56 45.00 10.20 45.00 10.20
3 1 459.00 -19.44 13.56 45.00 10.20 45.00 10.20
4 1 459.00 -19.44 13.56 45.00 10.20 45.00 10.20
5 1 459.00 -19.44 13.56 45.00 10.20 45.00 10.20

===========================================================================
各楼层的单位面积质量分布(单位:kg/m**2)
===========================================================================

层号 塔号 单位面积质量 g[i] 质量比 max(g[i]/g[i-1],g[i]/g[i+1])
1 1 683.66 1.00
2 1 1021.18 1.49
3 1 990.07