【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計某教學(xué)樓B建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計一 、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書（一）目的要求1. 了解并妥善解決本設(shè)計中建筑總體布局的合理性、實用性。了解并掌握教學(xué)建筑的設(shè)計原則，柱網(wǎng)、層高的確定依據(jù)，消防及環(huán)保的要求。2. 合理安排平面功能布局，交通空間明確、流暢。靈活運(yùn)用構(gòu)圖法則，從體型到立面，從整體到局部完成建筑體型及立面設(shè)計。3. 繪制建筑施工圖。熟悉收集和查找有關(guān)部門標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件和規(guī)范資料。4. 應(yīng)用結(jié)構(gòu)基本理論，計算框架結(jié)構(gòu)、梁板結(jié)構(gòu)、樓板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、配筋。5. 根據(jù)所提供的工程地質(zhì)資料，合理選擇基礎(chǔ)類型進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計。（二）設(shè)計資料工程概況：某教學(xué)樓地上五層，地下一層。設(shè)計底層室內(nèi)標(biāo)高177。本工程177。采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。其建筑平面布置（見圖1所示）。其中第四層只有兩間小教室。 圖1 平面布置圖 氣象條件：178。，地面粗糙度B類。抗震設(shè)防烈度：擬建場地位于抗震設(shè)防烈度8度區(qū)，設(shè)計地震分組為第一組。工程地質(zhì)條件：，再下為礫石層。砂質(zhì)粘土承載力特征值為250kN/m2，礫石層允許承載力特征為312～400kN/m2。詳見表11。無凍脹影響?？拐鹪O(shè)防烈度本工程抗震設(shè)防烈度為8度，場地類別為二類，設(shè)計地震分組為第一組。表11 工程地質(zhì)條件土層土層描述厚度/m層底深度/m孔隙率e液性指標(biāo)IL承載力特征值fak/kPa重度1素填土2砂質(zhì)粘土2503粉土312～400材料供應(yīng)及施工能力均能得到保證。不計上人屋面活荷載。（三）設(shè)計要求1. 根據(jù)建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)承重及抗震方面的要求、場地地質(zhì)條件、材料供應(yīng)及施工技術(shù)條件等，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件(樓面板、屋面板、過梁等)的選型和結(jié)構(gòu)布置，應(yīng)盡可能使計算簡便，統(tǒng)一構(gòu)件的編號，確定構(gòu)件的定位尺寸，正確標(biāo)注構(gòu)件的結(jié)構(gòu)標(biāo)高。2. 進(jìn)行框架及其柱下基礎(chǔ)計算時，應(yīng)有正確的計算簡圖，選擇合理的構(gòu)件尺寸。內(nèi)力計算步驟要完整。內(nèi)力計算可用手算或計算機(jī)計算，手算時可根據(jù)具體情況采用不同得計算方法。進(jìn)行內(nèi)力組合，確定截面的配筋，并且滿足構(gòu)造要求。施工圖中，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件尺寸的標(biāo)注要齊全，受力鋼筋、箍筋及構(gòu)造鋼筋的編號要清楚、正確。 受力鋼筋的錨固、連接及截斷位置要清楚正確；箍筋加密區(qū)及非加密區(qū)的范圍要詳細(xì)準(zhǔn)確，配置的數(shù)量要正確，橫斷面的選取位置及數(shù)量要合理。3. 現(xiàn)澆樓梯的設(shè)計可采用板式或梁樓梯，要有正確的計算簡圖，構(gòu)件的截面尺寸要合理。內(nèi)力計算及配筋要正確。施工圖中，各構(gòu)件的代號、尺寸的標(biāo)注要齊全，配筋圖要正確，結(jié)構(gòu)標(biāo)高要標(biāo)注在相應(yīng)位置。4. 現(xiàn)澆板的設(shè)計計算應(yīng)根據(jù)具體情況考慮采用彈性理論或塑性理論。分清楚什么是單向板什么是雙向板。板的厚度要合理，受力筋(板底與板面)及非受力筋的配置和標(biāo)注要正確，并標(biāo)注板的底部及頂部的結(jié)構(gòu)標(biāo)高。定位軸線、構(gòu)件尺寸的標(biāo)注要齊全。（四）擬做的工作在任務(wù)書和已給建筑方案的基礎(chǔ)上，主要完成以下工作：1. 繪制建筑施工圖2. 應(yīng)用PKPM建立有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析3. 選取一榀框架進(jìn)行內(nèi)力分析和截面設(shè)計4. 樓蓋、樓梯、基礎(chǔ)設(shè)計計算5. 繪結(jié)構(gòu)施工圖二、建筑設(shè)計建筑設(shè)計的關(guān)鍵是體現(xiàn)以人為本的原則，采用合理的技術(shù)措施，在滿足使用功能的同時又創(chuàng)造出良好的室內(nèi)外空間環(huán)境，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。建筑設(shè)計的內(nèi)容包括四層教學(xué)樓的建筑平面、立面和剖面設(shè)計、樓梯設(shè)計。根據(jù)建筑類型、層數(shù)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理地進(jìn)行各使用房間的平面組合。設(shè)計過程中參考《現(xiàn)行建筑設(shè)計規(guī)范》的要求，根據(jù)教學(xué)樓的使用要求、采光要求、結(jié)構(gòu)要求等因素，所有的房間開間要適中，進(jìn)深根據(jù)房間的具體要求及內(nèi)部格局的布置而定，具體情況具體安排，以盡量滿足使用功能為首要任務(wù)。我在此次設(shè)計過程中將主要解決以下問題：1. 設(shè)計階段劃分由于初步設(shè)計階段已基本完成，現(xiàn)主要進(jìn)行施工圖設(shè)計，即在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，綜合建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各工種，核實核對，把滿足工程施工的各項具體要求反映在圖紙中，做到整套圖紙齊全統(tǒng)一，明確無誤。2. 建筑平面的組合設(shè)計建筑物的合理性不僅體現(xiàn)在單個房間上，而且很大程度上取決于各層各個房間按功能要求使用的組合上。因此，必須在熟悉各組成部分的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合具體情況，通過調(diào)查研究分析各種制約因素確定合理的功能分區(qū)。繪出建筑施工圖（底層平面、南立面、11剖面圖）如下：圖21 建筑底層平面圖圖22 建筑南立面圖圖23 建筑11剖面圖三、一榀框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(取33軸框架為例)（一）結(jié)構(gòu)平面布置及構(gòu)件尺寸1. 結(jié)構(gòu)平面布置某教學(xué)樓B為鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。建筑平面為倒L形。確定柱網(wǎng)尺寸，繪制框架結(jié)構(gòu)平面布置圖，如圖31所示。圖31 結(jié)構(gòu)平面布置圖2. 建筑構(gòu)造做法樓蓋及屋蓋均澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。（1）使用荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面活荷載應(yīng)取均布活載與雪荷載之間的較大值，即非上人屋面?。豢拐鹩嬎銜r，計算屋面重力荷載代表值時不考慮屋面活荷載，雪荷載為0。樓面活荷載為，樓梯為消防樓梯，活荷載為。（2）屋面做法：高分子卷材4mm , 1：3水泥砂漿找平20mm ,憎水珍珠巖保溫層60mm , 1：3水泥砂漿找平 20mm , 1:6水泥焦渣找坡50mm , 鋼筋混凝土樓板80mm，板底20厚粉刷抹平20mm；（3）樓面做法：缸磚樓面缸磚面層10mm , 純水泥漿一道2mm , 1:2水泥砂漿結(jié)合層20mm ,鋼筋混凝土樓板80mm , 板底20厚粉刷抹平20mm；（4）材料混凝土：梁、板混凝土強(qiáng)度等級為C30，柱混凝土強(qiáng)度等級為C35。鋼筋：柱、主梁受力鋼筋采用HRB335級鋼筋，其他均用HPB235級鋼筋。填充墻：所有墻體均為空心磚，240mm厚。3．構(gòu)件截面尺寸確定由于該結(jié)構(gòu)平面布置非對稱結(jié)構(gòu)，在此取受力較大的33軸框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。（1）梁截面尺寸邊跨（AB、CD）梁： 中跨(BC)梁：取 A軸、B軸、C軸、D軸、E軸框架梁： 取 h=500mm 34軸間連系梁：取 h=500mm （2）柱截面尺寸柱截面尺寸可根據(jù)下式估算： () ()查表可知該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級，其軸壓比限值[μn]＝；各層的重力荷載代表值近似取。邊柱的負(fù)載面積有以下幾類：( β為地震作用后的軸壓比增大系數(shù))1) 2) 1/5=83) 1/5+1/4=14中柱的負(fù)載面積和β：β=1) 1/5+1/4+1/2=182) +1/2=16由上式得第一層柱截面面積為：邊柱： AC1≥12141034/()=67879mm2 AC2≥8141033/()=33939 mm2AC3≥14141034/()=56566 mm2中柱： AC1≥16141034/()=83543 mm2 AC2≥18141034/()=93986 mm2由于在結(jié)構(gòu)第四層處沒有大教室，造成結(jié)構(gòu)剛度變化較大，在地震作用下引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較強(qiáng)，故為增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度，減少層間位移，邊柱和中柱的截面尺寸均取比實際計算值較大的尺寸即400400mm。慣性矩I0=bh3/12=109mm4取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線；梁軸線取至板底，2~4層柱高度即為層高，；底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，即h1=++=。并根據(jù)以下假定： ①各榀框架自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度很??；②樓板為剛度無限大平板。得框架結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖32所示：圖32 一榀框架桿件編號（3）板厚現(xiàn)澆樓板厚，?。?）梁柱跨度1）梁： 邊跨：； 中跨： 、。2）柱： 底層柱高： 其它層柱高：、（二）框架的計算簡圖1．確定計算單元（如圖33所示） 圖33 計算單元2．計算梁、柱線剛度結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖34所示。根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為500mm。各梁柱構(gòu)件的線剛度經(jīng)計算后列于圖34。其中在求梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，取為（為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。（1） 梁： ，,，混凝土的彈性模量邊跨梁AB線剛度：邊跨梁DE線剛度、中跨梁CD線剛度：：中跨梁CD線剛度：（2） 柱：， ，混凝土的彈性模量非底層柱線剛度：底層柱線剛度：圖34 梁、柱線剛度（單位：）（三）荷載計算1. 豎向恒載計算（1）屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 40mm厚高分子卷材 12= KN/m2 20mm厚1：3水泥砂漿找平 20= KN/m2 60mm厚憎水珍珠巖保溫層 4= KN/m2 20mm厚1：3水泥砂漿找平 20= KN/m2 50mm厚1:6水泥焦渣找坡 15= KN/m2120mm厚鋼筋混凝土板 25= KN/m220mm厚板底粉刷抹平 17=屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 邊跨AB框架梁自重 梁側(cè)粉刷 女兒墻側(cè)粉刷 邊跨梁AB上恒載： 邊跨DE框架梁自重 梁側(cè)粉刷 邊跨梁重： 邊跨BC框架梁自重 梁側(cè)粉刷 女兒墻側(cè)粉刷 中跨梁BC上恒載： 中跨CD框架梁自重 梁側(cè)粉刷 中跨梁重： 圖35 均布荷載向梁傳遞圖示由圖35板上恒載向梁傳遞圖可以求得框梁上的恒載為： （2）樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值10mm厚缸磚面層 2mm厚純水泥漿一道 20mm厚1:2水泥砂漿結(jié)合層 120mm厚鋼筋混凝土樓板 20mm厚板底粉刷抹平 樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 邊跨（AB、DE）框架梁自重及梁側(cè)粉刷 邊跨填充墻自重 墻面粉刷 邊跨梁重 中跨BC框架梁自重及梁側(cè)粉刷 中跨填充墻自重 墻面粉刷 中跨BC梁重 中跨CD框架梁自重 梁側(cè)粉刷 中跨CD梁重： 由圖35板上恒載向梁傳遞圖可以求得框梁上的恒載為：（3）屋面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 A3軸邊柱連系梁自重 梁側(cè)粉刷 墻側(cè)粉刷 連系梁傳來屋面自重 頂層A3軸邊節(jié)點集中荷載 E3軸邊柱連系梁自重 梁側(cè)粉刷