【正文】 營口市實驗中學(xué)教學(xué)主樓設(shè)計計算書第一部分 設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計條件營口市實驗中學(xué)教學(xué)主樓設(shè)計條件如下： 水文地質(zhì)條件（1） 地形概述 擬建場地地勢平坦（2）地下水情況 根據(jù)鉆孔實測結(jié)果。,地下水質(zhì)經(jīng)取樣分析，對混凝土無侵蝕作用。（2） 土層概述（如下表）巖土名稱土層厚度/m孔隙比e液性指數(shù)ILFk(kpa)T(kN/ m3)雜填土100黏土200中密細砂6270基巖根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，本工程場地覆蓋層厚度內(nèi)多為中軟場地土，建筑物所在場地類別二類。 氣候條件 該地區(qū)主導(dǎo)風向為西南風， KN/m2， KN/m2 抗震設(shè)防要求該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，近震，（查規(guī)范得g=,計地震分組為第一組） 其它條件 工程所用預(yù)制構(gòu)件及建筑材料，本地區(qū)均能供應(yīng)。施工位吊裝及運輸機械均較完備。有上、下水及供電設(shè)施。二、 設(shè)計內(nèi)容及要求 設(shè)計內(nèi)容包括建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工組織設(shè)計三部分。（一）、建筑設(shè)計 設(shè)計要求 （1）總平面圖設(shè)計 要求在給定場地內(nèi)，布置教學(xué)樓，鍋爐房，食堂，餐廳，車庫，庫房，自行車硼，門衛(wèi)，環(huán)行跑道，運動場地，綠化用地等。其中除教學(xué)樓做單體設(shè)計外，其余只在總平面圖中設(shè)計其位置，可不做單體設(shè)計。（3） 教學(xué)樓設(shè)計要求建筑面積：要求總面積控制在2500~3000㎡左右。其中： 普通教室：12間，每間約為50~60m2；其他教室：美術(shù)，音樂，語音，微機教室各一間，每間約60~80m2；實驗室：5間，每間約為60~80m2； 圖書閱覽室：面積約200m2；教師辦公室：12間，每間約為20m2；其他辦公輔助用房：如門衛(wèi)，保衛(wèi)處，會議室等200m2 左右。要求每層均設(shè)廁所，屋面采用有組織排水，室內(nèi)外高差 m。繪制建筑施工圖 （1）首頁圖：包括建筑設(shè)計簡要說明，總平面圖、圖紙目錄、門窗表。 （2）首層平面圖、標準層平面圖、頂層平面圖（1：100或1：150）。（3）主要2個立面圖（比例1:100或1：150）。（4）主要2個剖面圖２個（比例1:100或150)。（5）主外墻大樣圖1個，節(jié)點大樣圖3～4個，（比例1:10或1:20）。 一個主要立面和墻身祥圖要求用手畫圖。（二）、結(jié)構(gòu)設(shè)計要求1． 設(shè)計說明（1）采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，裝配整體式或現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓（屋）蓋，空心磚或砌塊填充墻。（2）基礎(chǔ)采用C20混凝土，框架采用C30混凝土，鋼筋采用HPB235，HRB335鋼筋。（3）菏載均按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ901）取值，建設(shè)單位無特殊要求。2． 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算內(nèi)容1）確定結(jié)構(gòu)方案：上部承重結(jié)構(gòu)方案與布置；樓（屋）蓋結(jié)構(gòu)方案與布置；基礎(chǔ)方案布置；結(jié)構(gòu)措施及其特殊部位的處理等。 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計計算荷載匯集；地震作用計算；風荷載計算；荷載組合及內(nèi)力分析；一榀框架計算；現(xiàn)澆板計算；樓梯計算；懸挑構(gòu)件計算；基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁計算；會議室（樓）屋蓋計算）；其它必要的構(gòu)件計算。3． 繪制結(jié)構(gòu)施工圖1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書2）基礎(chǔ)剖平面布置圖及基礎(chǔ)詳圖（比例1:30～1:50）；3）一榀框架配筋圖（比例1:30～1:50）；4）樓梯配筋圖（比例1:30～1:50）；其它必要的構(gòu)件配筋圖（如：雨篷或挑梁，比例1:30～1:50）。（三）、施工組織設(shè)計第二部分 結(jié)構(gòu)計算書一、 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案概述（一） 框架結(jié)構(gòu)布置本工程位于抗震設(shè)防區(qū)，且為純框架結(jié)構(gòu)，所以在房屋的橫向及縱向均按剛性節(jié)點的現(xiàn)澆框架設(shè)計。（二） 框架梁、柱截面尺寸的確定 橫向框架梁本工程采用矩形截面梁，其截面高度一般可按高跨比為1/8~1/12確定，考慮中小學(xué)樓面活載不算太大，取h=1/12*6600=550mm,截面寬度一般按b=(1/2~1/3)h確定，本工程取b=250mm。 框架柱地震區(qū)的框架柱截面尺寸的確定應(yīng)考慮兩個方面的強度和剛度要求，為此宜按方形柱或接近方形的矩形柱設(shè)計。具體尺寸的選定應(yīng)綜合考慮柱網(wǎng)尺寸的大小，層高，房屋總高度，以及作用在結(jié)構(gòu)上的荷載大小等因素的影響，一般可先按層高的1/15左右初步選定截面尺寸，然后按有關(guān)柱軸壓比的要求進行復(fù)核，亦可參照類似工程 的設(shè)計經(jīng)驗確定。按照以上原則本工程初步選定各柱均為b=h=500的方柱 縱向框架梁h=L/12=1/12*7800=650mm, b=250mm(三) 框架跨度和柱高度的確定在計算簡圖中，框架跨度應(yīng)取柱形心線間的距離，底層柱高取基礎(chǔ)頂面至二層梁頂面（或二層梁高中心）間的距離，以上各層柱高取層高。本工程根據(jù)工程地質(zhì)資料分析，，，縱向框架的柱高的確定原則同橫向框架。具體尺寸詳見下圖。（四）關(guān)于框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的簡要說明雙向布置框架后的結(jié)構(gòu)體系是由一系列橫向和縱向框架組成的空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)采用手算。設(shè)計時通常忽略其空間聯(lián)系而分別按兩個方向的平面框架單獨分析。 在豎向荷載作用下，可分別將將個榀框架作為獨立的計算單元，按其負荷范圍計算荷載，然后按平面框架分析內(nèi)力。在水平荷載作用下，如果框架布置比較均勻，對稱，同方向個榀框架的剛度基本相等，亦可按單榀平面框架計算水平荷載及其作用下的內(nèi)力。而當框架布置不均勻，各榀框架剛度相差較大時，應(yīng)按同方向所有框架共同工作進行分析，并應(yīng)采取措施加強樓面整體性和水平剛度，以確保各榀框架能在水平荷載作用下共同工作。本工程采取在風荷載作用下按單榀平面框架計算，在地震作用下按同方向框架共同工作進行分析的方法。對于本工程來講，縱向三榀框架受力各不相同，應(yīng)分別進行計算，橫向以⑧軸線框架（編號為KJ8）為例進行分析。二、 橫向框架（KJ8）內(nèi)力計算本工程為學(xué)校建筑，作用在結(jié)構(gòu)上的荷載，樓層（面）活荷載，風荷載及地震作用，下面分別計算各項荷載作用下的內(nèi)力。（一） KJ8在橫載作用下的內(nèi)力計算荷載計算1）屋面梁線荷載：（1）屋面面荷載：綠豆砂保護層 SBS防水卷材 20mm厚1： 20=1：8白灰爐渣找坡3%最薄處30厚 12=苯板保溫80mm厚 =120mm厚鋼筋混凝土板 25=20mm厚板下水泥沙漿抹灰 17= KN/M2合計： =（2）屋面梁線荷載：屋面板傳來 =梁自重 = （=）合計： = （=）2）樓面梁線荷載： （1）樓面荷載：水磨石地面 40mm厚細石混凝土 120mm厚鋼筋混凝土板 20mm厚石灰砂漿抹灰 合計： =（2）樓面梁線荷載：樓面板傳來 =梁自重 合計 （）3）縱向框架梁傳至柱的集中力 按平面框架計算豎向荷載作用下的框架內(nèi)力時，應(yīng)考慮與柱相連的縱向梁傳來的集中力，一般可近似地將縱向梁視為簡支梁計算。下面以A軸線縱梁為例進行計算。 （1）A軸線屋面縱梁傳來的集中力：女兒墻及壓頂重 ***25+***12=梁及粉刷層[*+*（++）]*25*= 梁頂面保溫層及防水層 （+*20+12*+*）**=合計： （2）A軸線二、三、四層縱梁傳來的集中力：鋼窗 *2**=窗間墻 *30**12=窗下墻 ***12=梁自重 合計： B、C軸線縱梁傳至該榀框架柱的集中力計算從略，具體數(shù)值表示于下圖中。 作用于KJ8的恒載以及在恒載作用下的計算簡圖4） 柱自重：（1）每米柱重量柱自重 **25=面層 *4**25=合計： （2）二、三、四層柱重 *=（3）底層柱重 *=內(nèi)力計算 恒載作用下的內(nèi)力計算簡圖如上，內(nèi)力計算用力矩二次分配法1）框架梁固端彎矩 MA4B4= 1/12***= *m MA3B3= MA2B2 =MA1B1= 1/12***= *m MC4B4= 1/12***= *m MC3B3= MA2B2 =MA1B1= 1/12***= *m2) 分配系數(shù)（1）框架梁、柱線剛度 梁、柱線剛度的計算結(jié)果列于下表中桿件截面尺寸EcKN/mm178。Imm4 L mmI=Ec/lKN/mm相對剛度b/(mm)h/(mm)250550*1096600*107250400*1092400*107500500*1093900*107500500*1095100*107（2）分配系數(shù) 計算過程略，計算結(jié)果見下列內(nèi)力計算圖中3）內(nèi)力計算（1）彎矩計算 用彎矩二次分配法計算框架在恒載作用下的內(nèi)力如下：用彎矩二次分配法計算框架在恒載作用下的內(nèi)力在恒載作用下KJ8彎矩圖（2）梁端剪力計算 梁端剪力分別取隔離體進行計算，計算結(jié)果如下。其中VA、VB、Vc分別表示與A、B、C柱相連的梁端剪力值。四層：大梁： l= Gk= M==*m VA=1/2 GklM/l =1/2**VB左=1/2 Gkl+M/l=1/2**+走道梁： l= Gk= M==*m VC=1/2 GklM/l = 1/2**VB右=1/2 Gkl+M/l=1/2**+三層：大梁： l= Gk= M==*m VA=1/2 GklM/l =1/2**VB左=1/2 Gkl+M/l=1/2**+走道梁： l= Gk= M==*m VC=1/2 GklM/l = 1/2**VB右=1/2 Gkl+M/l=1/2**+二層：大梁： l= Gk= M==*m VA=1/2 GklM/l =1/2**VB左=1/2 Gkl+M/l=1/2**+走道梁： l= Gk= M==*m VC=1/2 GklM/l = 1/2**VB右=1/2 Gkl+M/l=1/2**+一層：大梁： l= Gk= M==*m VA=1/2 GklM/l =1/2**VB左=1/2 Gkl+M/l=1/2**+走道梁： l= Gk= M==*m VC=1/2 GklM/l = 1/2**VB右=1/2 Gkl+M/l=1/2**+（3）柱軸力的計算 每層柱上下端截面（即控制截面）的軸力一般可按下式計算。 N上=計算層以上各層傳來的軸力+本層橫梁端剪力+接點處集中力 N下= N上+本層柱自重+其它作用力KJ8在恒載作用下的各柱軸力計算詳見下表，恒載作用下的梁端剪力及柱端軸力示于下圖。KJ8在恒載作用下的各柱軸力計算表樓層軸力累計內(nèi)容