【正文】 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計大同市礦區(qū)綜合教學(xué)樓建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計1 緒論表1 工程背景建筑用途綜合教學(xué)建筑面積10640m2主體層數(shù)5室內(nèi)外高差局部層數(shù)4建筑總高18m標(biāo)準(zhǔn)層高非標(biāo)準(zhǔn)層高基底標(biāo)高樓梯結(jié)構(gòu)形式板式地質(zhì)條件本施工場地位于大同盆地北部沖湖積平原區(qū)地基土層為第四系粉土，為不液化土，土層分布情況較為均勻；；；；；；；；。912 結(jié)構(gòu)設(shè)計該工程位于大同市礦區(qū)，為五層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。建筑物各層的建筑平面圖及剖面圖見建筑圖。1～, , , ,。建筑設(shè)計使用年限為50年。，地面粗糙度為B類。 。 抗震設(shè)防烈度為7度, ,框架抗震等級為3級，設(shè)計地震分組為第一組,建筑場地土類別為Ⅲ類。梁板柱的混凝土強(qiáng)度等級為C30，底層柱采用C35，樓梯也采用C30。梁、柱（除樓梯）外縱筋為HRB400級，板和梯梁采用HRB335級,休息平臺選用HPB235級，箍筋HPB235級。外墻采用200mm的混凝土空心砌塊，填充墻采用200mm厚的混凝土空心砌塊。門為鋁合金門、木門、玻璃門及玻璃木門，窗為鋁合金窗，樓蓋及屋蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。表2 上人屋面做法及橫荷載計算 構(gòu)造層 面荷載（KN/m2）4厚高聚物石油瀝青卷材防水層10=20厚的1：3水泥沙漿找平層20=1：6水泥焦渣找2﹪坡，最薄處30厚10=70厚的聚苯乙烯泡沫塑料板=120厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層25=310厚的混合沙漿抹灰層17=總計 表3 標(biāo)準(zhǔn)樓面做法及橫荷載計算 構(gòu)造層 面荷載（KN/m2）10厚的鋪地磚樓面，干水泥擦縫=20厚的1：4干硬性水泥沙漿結(jié)合層17=20厚1：3水泥沙漿找平層20=120厚的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層24=10厚的混合沙漿抹灰層17=總計 表4 頂棚做法及橫荷載計算 構(gòu)造層 面荷載（KN/m2）3厚的紙筋（麻刀）石灰膏抹面16=7厚的1：：3水泥石灰沙漿打底17=總計表5 活荷載類 別活 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 值（KN/㎡）上人屋面活荷載走廊、門廳和樓梯活荷載教室、辦公室和活動室活荷載衛(wèi)生間活荷載雨蓬活荷載（按不上人屋面考慮） 結(jié)構(gòu)平面布置 根據(jù)建筑功能要求及框架結(jié)構(gòu)體系，通過分析荷載傳遞路線確定梁系布置方案。本工程的各層結(jié)構(gòu)平面布置下圖所示。 圖1 一層結(jié)構(gòu)平面圖圖2 二至五層結(jié)構(gòu)平面圖 框架梁截面尺寸確定 (1)橫向框架梁KL2 KL3 L0=6900mm h=(～) L0=383～863(mm) 取h=600mm, b=(～)h=300～200(mm) 取b=300mmL0=3000mm h=(～) L0=167～375(mm) 取h=300mm, b=(～)h=150～100(mm) 取b=150mm(2)縱向框架梁KL1 L0=9000mm, h=(～) L0=500～1125(mm) 取h=900mm,b=(～)h=450～300(mm) 取b=400m (3)橫向次梁L0=6900mm h=(～) L0=383～575(mm) 取h=500mm, b=(～)h=250～167(mm) 取b=250mm（1） 按軸壓比要求初估框架柱截面尺寸?？蚣苤氖芎擅娣e如圖所示 圖3 框架柱受荷面積框架柱混凝土選用C30,框架抗震等級為三級，軸壓比181。=，由軸壓比初估柱截面尺寸時按式AC=N/181。NfC, 軸向壓力設(shè)計值按式計算N=βFgEn來計算，各字母意義如下：N—地震作用組合下柱的軸向壓力設(shè)計值F—按簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)載面積gE—折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可取12～15KN/m2n—驗算截面以上樓層層數(shù)β—考慮地震作用組合后柱的軸向壓力增大系數(shù)，；1）中柱 豎向荷載下產(chǎn)生的軸力估計值 N=βFgEn=9135=3620KN ，即N=3620=3982KN AC=N/181。NfC==309402mm2 選柱截面尺寸為bh=600mm600mm2）邊柱 豎向荷載下產(chǎn)生的軸力估計值 N=βFgEn=9125=2421KN ，即N=5572=2664KN AC=N/181。NfC==206993mm2 選柱截面尺寸為bh=500mm500mm(2)校核框架柱截面尺寸是否滿足構(gòu)造要求 1）按構(gòu)造要求框架柱截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于350mm 2）為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4， 取二層較短柱高，Hn=3900mm 中柱, Hn/h=3900/600=＞4 邊柱, Hn/h=3900/500=＞4 可見滿足要求。 3）框架柱截面高度和寬度一般宜大于層高的1/10～1/15 h＞(1/10～1/15)4200=420mm～280mm 由上可知所選框架柱截面尺寸均滿足構(gòu)造要求。 1 橫向框架計算簡圖 假定橫向框架嵌固于基礎(chǔ)頂面上，框架梁與柱剛接，由于各層柱的截面尺寸不變，故框架梁的跨度等于柱截面形心之間的距離，所以HJ跨之間的跨度為6900500/2600/2=6350mm,GH跨之間的跨度為3000600/22=2400mm。底層柱高從基礎(chǔ)頂面算至二層樓面，，二層樓面標(biāo)高為+，++=，,⑧軸線橫向框架計算簡圖如下圖所示圖4 ⑧軸線橫向框架計算簡圖2 一層至四層框架計算簡圖樓面梁布置如下圖所示，樓面板布置如圖所示，為方便荷載整理，在梁布置圖和板布置圖中分別標(biāo)示出梁和板。 圖6 梁板布置圖需要說明：雙向板沿兩個方向傳給支承梁的荷載劃分是從每一區(qū)隔板的四角作與板邊成45度的斜線，這些斜線與平行于長邊的中線相交，每塊板都被劃分為四小塊，假定每小塊板上的荷載就近傳遞給支承梁，因此板傳給短褲梁上的荷載為三角形，長跨梁上的荷載為梯形。對于梁的自重和直接作用在梁上的其他荷載按實際情況考慮。為了便于計算，通常需要將三角形荷載和梯形荷載換算為等效均布荷載。等效均布荷載是按支座固端彎矩等效的原則來確定的。 圖7 板分布圖三角形荷載作用時：q=p 梯形荷載作用時：q=(12a2+a3)p q=(12a2+a3)p 三角形等效均布荷載 梯形等效均布荷載（1） FG軸間框架梁均布荷載1）板傳遞荷載,由樓面板布置圖可知，傳給FG梁為梯形荷載，等效為均布荷載為(12a2+a3)p=[12（）2+（）3] =2) 梁FG自重及抹灰梁（600300）自重：25（）= KN/m抹灰層：（）217= KN/m小計：+= KN/m 3）墻體荷載 內(nèi)外墻選用200mm厚混凝土空心小砌塊填充墻，內(nèi)外墻荷載見下表:表6 內(nèi)外墻面荷載構(gòu)造層面荷載（KN/m2）構(gòu)造層面荷載（KN/m2）墻體自重=水泥內(nèi)墻面水泥刷外墻面合計墻體荷載小計：（）= 4) 樓面梁=梁自重+板傳荷載+墻體荷載 =+2+=(2) GH軸間框架梁均布荷載 1）梁（300150）自重：25（）= KN/m 2）抹灰層：（）217= KN/m 3）荷載小計：+=（3）HJ軸間框架梁均布荷載與FG軸間框架梁均布荷載相同（4）F軸柱縱向集中荷載的計算 1) 梁（900400）自重：25（）= KN/m梁兩側(cè)抹灰：（）217= KN/m小計：+= KN/m2）板A傳來的荷載：,由樓面板布置圖可知，傳給梁為三角形荷載，等效為均布荷載為5/8P=5/82= 3)墻體及門窗傳來的荷載：⑦⑧跨⑧⑨跨內(nèi)的墻長為9000mm，墻上各有兩個30002100的窗戶（）⑦⑧跨內(nèi)門窗及墻傳來荷載為= 4) 橫向次梁(500250)傳來的集中荷載 梁(500250)自重：25()= KN/m 梁(500250)兩側(cè)抹灰：172()= KN/m 板傳來的梯形荷載等效為均布荷載：(12a2+a3)p=[12（）2+（）3]2= 橫向次梁傳來的集中荷載小計：（++） 5) F軸柱縱向集中荷載=(++)9/22+2=(5)G軸柱縱向集中荷載的計算 1）梁自重及抹灰： KN/m 2）板A傳來的線荷載： 3）橫向次梁(500250)傳來的集中荷載： KN/m 4）板B傳來的線荷載：=6KN/m 5）上層墻及門傳來的荷載：⑦⑧跨⑧⑨跨內(nèi)的墻長為9000mm，墻上各有兩個門（9002100），一個窗戶（21001400） = KN/m 6)G軸柱縱向集中荷載=(++6+)9+=(6) H軸柱縱向集中荷載的計算 與G軸柱相同=(7) J軸柱縱向集中荷載的計算 與F軸柱相同=3 頂層框架計算簡圖 (1)FG軸間框架梁均布荷載 1）板傳遞荷載 ,由樓面板布置圖可知，傳給FG梁為梯形荷載，等效 為均布荷載為(12a2+a3)p=[12（）2+（）3] = 2) 梁FG自重及抹灰梁（600300）自重：25（）= KN/m抹灰層：（）217= KN/m小計：+= KN/m 3)女兒墻荷載 女兒墻墻高1200mm，100mm的混凝土壓頂 女兒墻自重及抹灰：+25+17 2= 4)屋面梁=梁自重+板傳荷載+女兒墻荷載 =+2+=(2)GH軸間框架梁均布荷載 1）梁（300150）自重：25（）= KN/m 2）抹灰層：（）217= KN/m 3）女兒墻自重及抹灰： 4）荷載小計：++= KN/m（3）HJ軸間框架梁均布荷載與FG軸間框架梁均布荷載相同（4）F軸柱縱向集中荷載的計算1) 梁（900400）自重：25（）= KN/m梁兩側(cè)抹灰：（）217= KN/m小計：+= KN/m2）板傳來的荷載：,由樓面板布置圖可知，傳給梁為三角形荷載，等效為均布荷載為5/8P=5/8= KN/m 3)女兒墻傳來的荷載：= 4) 橫向次梁(500250)傳來的集中荷載 梁(500250)自重：25()= KN/m 梁(500250)兩側(cè)抹灰：172()= KN/m 板傳來的梯形荷載等效為均布荷載：(12a2+a3)p=[12（）2+（）3]2= 橫向次梁傳來的集中荷載小計：（++） 5) F軸柱縱向集中荷載=(++)9+2=(5)G軸柱縱向集中荷載的計算 1）梁自重及抹灰： KN/m 2）板A傳來的線荷載： 3）橫向次梁(500250)傳來的集中荷載： KN/m 4）板B傳來的線荷載：= 5)G軸柱縱向集中荷載=(++)9+=(8) H軸柱縱向集中荷載的計算 與G軸柱相同=(9) J軸柱縱向集中荷載的計算 與F軸柱相同=(8) 最終計算簡圖 圖8 恒載作用下的計算簡圖 (1)計算各框架梁柱的截面慣性矩框架梁的截面慣性矩6350mm的跨度：I=3006003/12=mm42400mm的跨度：I=1503003/12=mm4框架柱的截面慣性矩600mm600mm的中柱: I=6006003/12=mm4500mm500mm的邊柱：I=5005003/12=mm4(2)計算各框架梁柱的線剛度及相對線剛度考慮現(xiàn)澆樓板對梁剛度的加強(qiáng)作用，=3104N/mm2,E1=104N/mm2表8 梁柱線剛度及相對線剛度計算表構(gòu)件線剛度相對線剛度框架梁6035跨度I=/103E=106E2400跨度I=/103E=106E框架柱二 三 四 五層中柱I=EI/L=1010/103E=106E邊柱I=EI/L=/103E=106E一層中柱I=EI/L=1010/103 E1=106E邊柱I=EI/L=/103 E1=106E（3）計算彎矩分配系數(shù)表9 彎矩分配系數(shù)表層次