土木工程毕业结构设计计算书文档格式.doc
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该建筑东西方向长为69.6，长边南北方向宽为25.8，短边南北方向宽为18m。
根据该教学楼所处地理位置，设计时已考虑了周围环境，占据好的朝向及景观。
1）平面设计
（1）贵阳市中学新教学楼一至四层均为教室。
在建筑设计上根据拟建地形以L形安排平面，同时考虑外形美观，建筑设计中应处理好不同功能分区之间的交通组织，充分利用场地，合理划分功能分区，其平面设计满足采光和防火等要求。
2）外立面设计：
外立面形式美观，可谓是一道靓丽的风景，大开窗提供了充足的光线，充分满足了美观和采光。
3）交通设计：
（1）走道
根据《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）和《中小学校设计规范》（GB50099-2011）可知2400的走廊充分满足了人员的走动。
（2）楼梯
楼梯的尺度要综合考虑人行、防火疏散和家具搬运等要求，公共楼梯的面积和尺度应满足最少尺度的要求，不能过于放宽，而降低使用面积。
楼梯的尺度还要兼顾楼梯构件规格的简化和统一等方面的因素。
4）屋面排水系统
根据《建筑设计资料集》（第二版）05和年平均降雨量，采用不上人屋面排水。
5）卫生间
（1）在满足设备及人体活动空间要求的前提下力求布置紧凑。
（2）卫生间是用水较多的场所，其材料与构造的选择要注意防水、排水和便于清洁。
卫生间内蒸汽和异味要组织好通风给以排除。
最好采用直接采光和通风。
教室、卫生间满足《中小学校设计规范》第四章中的有关要求。
1.2.2建筑施工图设计
建筑施工图满足《房屋建筑制图统一标准》（GBT50001—2010）。
2上部结构设计
2.1设计依据
2.1.1工程设计基准期
本工程设计的基准期为50年。
2.1.2．自然条件
1）气象条件
①主导风向：
西北风。
②基本风压：
W0=0.30kN/m2（按50年一遇采用）。
③基本雪压：
S0=0.20kN/m2（按50年一遇采用）。
④雨季集中在7、8、9月份。
⑤土壤最大冻结深度450mm。
2）、主要建筑材料：
C20，C25，C30；
HPB235、HRB400。
加气混凝土砌块。
墙面砖或马赛克。
木夹板门，铝合金窗或钢窗。
3）、建筑抗震设防烈度为6度，场地土为Ⅲ类
4）、工程地质资料：
建筑场地位于×
河Ⅲ级阶地上，地形较平坦，勘探表明，场地地层从上到下由素填土和黄土状土构成，其中素填土层厚1.4～2.5m，以下为黄土状土层，地基土承载力特征值，fak=180kPa，场地为Ⅲ级非自重湿陷性黄土场地，地下水位标高为-5m，在多雨季无显著变化。
水无侵蚀性。
5）建设前期条件
已经进行了场地平整，给水、排水、供电、通讯、供煤气与城市系统连接。
2.1.3设计要求
工程所在地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。
2.2结构方案选型
2.2.1上部结构体系选择、结构布置及计算单元
1）.上部结构体系
由于该结构高度为16.8m，抗震设防烈度为6度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）表6.1.1现浇混凝土房屋适用的最大高度：
混凝土房屋架结构适用最大高度为60m，框架-抗震墙结构适用最大高度为130m，抗震墙结构适用最大高度为140m，框架核心筒结构适用最大高度为150m，筒中筒结构适用最大高度为180m。
本建筑16.8m，以上结构体系都适用于本建筑，但从受力及经济因素考虑，框架结构较为合理。
因此本建筑最终采用钢筋混凝土框架结构。
2）.结构布置图详见结构布置。
3）.计算单元取11轴单榀框架为计算单元
2.2.2基础选型
根据建筑处的地质情况，承载力第四层是承载力很强的中等风化花岗岩，初步确定基础采用独立基础比较适合。
2.2.3特殊处理：
根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝间距不宜超过55m。
本工程长度69.6m>
55m，但考虑到建筑的使用要求和立面的效果，以及防水处理困难等，目前常采用不设伸缩缝；
特别在地震区，由于缝将房屋分成几个独立的部分，地震时常因为互相碰撞而造成震害。
因此，目前的总趋势是避免设缝。
并从总体布置上或构造上采取一些相应的措施来减少温度收缩和体形复杂引起的问题。
为解决混凝土收缩可能引起的裂缝，可考虑在施工阶段每隔30～40设置一道后浇带，后浇带宽1.0；
为解决温度变化可能引起的裂缝，屋面还可加强保温、隔热措施，楼板可配置分布钢筋。
2.2.4结构用材料
梁板的混凝土强度等级用C30；
柱的混凝土强度等级用C30；
梁柱钢筋等级均为HRB400。
2.3结构基本尺寸确定及截面几何特性计算
2.3.1框架梁截面尺寸初选
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》6.3.1得
截面高度：
h=（1/8～1/18）L=（1/8～1/18）7800=433mm～975mm
取
截面宽度：
同理：
对l=2400m取h=400mm,b=250mm
2.3.2框架柱截面尺寸初选
底层柱轴力估算：
假定结构每平方米总荷载设计值为12kN,则底层柱的轴力设计值约为：
若采用C30混凝土浇捣，由《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）查得。
假定柱截面尺寸，则柱的轴压比为：
故确定取柱截面尺寸为。
边柱截面取和中柱一样为。
为简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。
2.3.3板的厚度初选
根据《混凝土结构设计》（GB50010-2002）10.1.1得
楼板：
，
屋面板：
取。
2.3.4框架计算简图
框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。
底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.450m，基础顶面至室外地坪通常取-0.500m,故基顶标高至±
0.000的距离定为-0.950m，故底层柱高为5.15m。
其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），各梁柱构件的线性刚度经计算后由此可绘出框架的计算简图如2.4所示。
框架梁混凝土强度等级采用C30，其中再求梁截面惯性矩时考虑现浇楼板的作用，取I=2I。
（I。
为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。
边跨（BC、DE跨）梁：
i=2Ec0.250.5/7.8
=6.6810Ec（m）
CD跨梁：
i=2Ec0.250.4/2.4
=11.1110Ec（m）
上部各层柱：
i=Ec0.450.45/4.2
=8.1410Ec（m）
底层柱：
i=Ec0.450.45/5.15
=6.6410Ec（m）
图2.4结构计算简图
注：
图中数字为线刚度，单位：
10Ecm。
2.3.5框架梁、柱线刚度与框架的抗侧刚度
框架梁混凝土强度等级采用C30。
，考虑现浇楼板参与工作，对中框架梁，为框架梁按矩形截面计算的惯性矩。
框架梁刚度计算：
梁采用C30混凝土，E=30*106KN/m2
边跨梁：
中跨梁：
底层柱：
标准层柱：
令，则其余各杆件的相对线刚度为：
如图2.1所示。
侧移刚度D计算见表2.1，其中：
一般层：
边柱，中柱，
底层：
边柱，中柱，
2.4竖向荷载计算
2.4.1永久荷载计算
屋面及楼面的荷载
①屋面永久荷载
找平层：
15厚水泥砂浆：
0.015×
20＝0.30
防水层（刚性）40厚C20细石混凝土防水：
1.0
防水层（柔性）三毡四油小石子：
0.4
0.015×
20＝0.30
找坡层：
40厚水泥石灰焦渣砂浆3％找平：
0.04×
14＝0.56
保温隔热层：
80厚膨胀珍珠岩砂浆：
0.08×
12＝0.96
结构层：
120厚现浇钢筋混凝土板：
0.12×
25＝3
抹灰层：
10厚混合砂浆：
0.01×
17＝0.17
合计6.69
②各层走廊楼面
水磨石地面：
10mm面层
20mm水泥沙浆打底0.65
素水泥浆结合层一道
结构层：
100厚现浇钢筋混凝土板：
0.125＝2.5
抹灰层：
10厚混合砂浆
合计
③标准层楼面永久荷载
大理石面层，水泥砂浆擦缝
30厚1：
3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥1.16
水泥浆结合层一道
0.12×
25＝3
0.01×
合计4.33
梁自重
b×
h=250mm×
500mm
自重：
25×
0.25×
（0.5-0.12）=2.38kN/m
抹灰层：
10厚混合砂浆[（0.5-0.12）×
2+0.25]×
17×
0.01=0.17kN/m
合计：
2.25kN/m
400mm
（0.4-0.12）=1.75kN/m
10厚混合砂浆[（0.4-0.12）×
0.01=0.14kN/m
1.89kN/m
柱自重
b×
h=450mm×
450mm
自重：
25×
0.45×
0.45=5.06kN/m
抹灰层：
10厚混合砂浆0.01×
4×
17=0.31kN/m
合计：
5.37kN/m
横墙自重：
底层：
（5.15-0.5-0.4）×
0.24×
18=18.36kN/m
水刷石外墙面：
（4.2-0.5）×
0.5=1.85kN/m
水泥粉刷内墙面：
（4.2-0.5）×
0.36=1.33kN/m
21.54kN/m
标准层：
18=15.98kN/m
水刷石外墙面：
水泥粉刷内墙面：
19.16kN/m
走廊外横墙自重
标准层：
0.9×
18=3.89kN/m
铝合金窗：
0.35×
（4.2-0.9-0.35）=1.03kN/m
0.5×
0.9=0.45kN/m
0.9×
0.36=0.32kN/m
5.69kN/m
外纵墙自重
0.9×
（4.2-0.9-0.45）=1.0kN/m
0.5×
5.66kN/m
内纵墙自重
[﹙4.15×
4.05-1.6×
2.1-1.2×
1.5﹚×
18+0.2×
1.6×
2.1+0.35×
1.2×
1.5]÷
4.05＝11.45kN/m
水泥粉刷墙面:
（4.15×
1.5）÷
4.05×
0.36×
2=2.07kN/m
13.52kN/m
标准层：
[﹙3.75×
4.05＝9.72kN/m
（3.75×
2=1.57kN/m
11.29kN/m
女儿墙：
200mm厚的实心砖墙：
20×
0.2=4kN/m
水刷石外墙面：
0.96kN/m
20mm水泥粉刷内墙面：
20×
0.02=0.4kN/m
5.36×
1.0=5.36kN/m
2.4.2可变荷载计算
查《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）得
1）.屋面可变荷载
不上人屋面，可变荷载为0.5
2）.楼面可变荷载
走道为2.5，楼梯间为3.5，其它都为2.0
2.5风荷载标准值计算
作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：
为了简化计算起见，通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载，化为等量的作用于楼面集中风荷载，计算公式如下：
w=βz·
μs·
μz·
ωo
式中：
基本风压=0.30，因结构高度H=16.8m<
30m，可取βz=1.0；
对于矩形平面μs=1.3；
μz可查《建筑结构荷载规范》。
底层柱高H=
4.2+0.45+0.5=5.15m;
计算过程如下表。
表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。
层次
βz
μs
Z（m）
μz
（）
A（m）
Pw（KN）
4
3
2
1
1.0
1.3
17.25
13.05
8.85
4.65
0.75
0.74
0.3
160.875
321.75
356.8125
132.5409
236.7855
212.0236
205.9522
各楼层位置处的风荷载标准值Pw=Aiμsωo
风荷载作用下结构计算简图如下图：
2.6竖向荷载计算
作用在框架梁上的竖向荷载包括梁的自重、梁上墙重、梁四周的粉刷、墙两面的粉刷、楼板次梁传来的荷载。
取11轴进行竖向重力荷载代表值计算。
2.6.1竖向恒荷载标准值作用下的11轴框架的导荷载
1.楼板自重作用下的导荷载计算
《混凝土结构规范》（GB50010—2002）混凝土板应按下列原则进行计算：
（1）两对边支承的板应按单向板计算；
（2）四边支承的板应按下列规定计算：
①当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，应按双向板计算；
②当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；
当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；
③当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。
本结构的板绝大部分为双向板，沿短跨方向的支承梁，承受板面传来的三角形分布荷载；
沿长跨方向的支承梁，承受板面传来的梯形分布荷载。
楼板自重作用下11轴框架计算简图，如图2.6-2所示：
楼板活荷载作用下的导荷载计算楼板自重导荷计算相同。
由前面荷载计算得楼面活荷载为：
上人屋面：
2.0kN/m2；
不上人屋面：
0.5kN/m2；
走廊、门厅、楼梯：
2.5kN/m2；
办公室：
2.0kN/m2。
可计算得竖向活荷载标准值作用下11轴框架计算简图2.6-3所示。
图2.6-2楼板自重传力计算简图
图2.6-3楼板活载传力计算简图
顶层：
边跨g=6.69×
4.5÷
2×
2=30.105kN/m
q=0.5×
2=2.25kN/m
α=4.5÷
2÷
6.9=0.326
中跨g=6.69×
2.1÷
2=14.049kN/m
2=1.05kN/m
边跨g=4.33×
2=19.485kN/m
q=2.0×
2=9.00kN/m
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