【正文】 現(xiàn)澆樓蓋結構：可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無粘結預應力現(xiàn)澆平板樓蓋等。其余結構不詳加說明。 其優(yōu)點是整體性好，剛度大，施工方便，節(jié)省模板。 組合樓蓋：由底部的壓型鋼板和上部的混凝土現(xiàn)澆層所組成。 經各方案比較篩選，我選用現(xiàn)澆樓蓋結構中的肋梁樓蓋為該教學樓的水平向承重體系。本設計基礎的安全等級為乙級，對應于破壞后產生嚴重的后果，建筑類型為一般工業(yè)與民用建筑。 在保證建筑物基礎安全穩(wěn)定，耐久使用的前提下，應盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。結構物荷載大小和性質不同，對地基的要求也不同，因而會影響基礎埋置深度的選擇。 由《建筑地基基礎設計規(guī)范》第 條，基礎的埋置深度，應按下列條件確定： ① 建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的形式和構造； ② 作用在地基上的荷載大小和性質； ③ 工程地質和水文地質條件； ④ 相鄰建筑物的基礎埋深； ⑤ 地基土凍脹和融陷的影響。加上建筑物柱網布置均勻，平面布置比較對稱，故采用獨立基礎。 框架結構平面布置圖及框架計算簡圖 (1)結構布置原則 ① 結構平面形狀和立面體形宜簡單、規(guī)則，是各部分剛度均勻對稱，減少結構產生扭轉的可能性； ② 控制結構高寬比，以減少水平荷載下的側移； ③ 盡量統(tǒng)一柱網及層高，以減少構件種類規(guī)格，便于設計和施工； ④ 房屋的總長度宜控制在最大溫度伸縮縫間距內，當房屋長度超過 規(guī)定值時，可設伸縮縫將房屋分成若干溫度區(qū)段。平面上各房間盡量布置對稱，樓梯的布置也是對稱的，使各部分的剛度均勻，減少結構產生扭轉的可能性。因此，橫向為四排柱三跨對稱布置的框架，其跨度分別為 、 、 ；橫向框架之間的跨度均為 m，柱網布置如圖 。由于各層柱截面尺寸不變，故梁跨度等于柱截面形心軸線之間的距離。但是為了計算方便起見，可以把實際空間框架結構看成縱橫兩個方向的平面的平面框架，這 種簡化僅限于方形或矩形的規(guī)則平面。它們分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依樓蓋結構布置方式不同而按不同的方式傳遞。橫向框架承重體系有利于提高建筑物的橫向抗側剛度，縱向框架有利于房屋內的采光與通風，而混合框架整體性好，受力均勻，有利于抗震，由于本教學樓考慮抗震，采用雙向框架承重方案和現(xiàn)澆樓面的屋樓蓋體系。 圖 框架結構計算簡圖 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 19 梁、柱截面尺寸估算 ． 材料選取 根據 本設計房屋的類型、抗震設防烈度和房屋的高度查表得，本建筑的抗震等級為三級。 基礎墊層采用C10 混凝土。 截面寬度：可取 2/1~3/1 梁高，同時不宜小于 2/1 柱寬，且不應小于250mm 。 截面寬度：可取 2/1~3/1 梁高，同時不宜小于 2/1 柱寬，且不應小 于250mm 。由此估算的梁截面尺寸如下： 橫梁主框架梁： 30 0 m m 60 0 m mbh? ? ? 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 20 縱向主框架梁： 30 0 m m 60 0 m mbh? ? ? 次梁 ： 25 0 m m 55 0 m mbh? ? ? 柱截面尺寸估算 柱的軸壓比應小于軸壓比限值的要求 : ? ? ? ?Ec N c N cF g nNA ff????? （ 21） 式中： N柱組合的軸壓力設計值； F按簡支狀態(tài)計算的柱的負載面積； Eg 為折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可依據實際荷載計算，也可近似取 12～ 15 2kN/mm ； ? 考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取 ，不等跨內柱取 ,等跨內柱取 ； n驗算截面以上樓層層數(shù)； cA 柱截面面積 。 框架梁柱截面特征 由構件的幾何尺寸、截面尺寸和材料強度，利用結構力學有關截面慣性矩及線剛度的概念計算梁柱截面的特征。 豎向荷載作用下框架結構的內力計算 計算單元 取 第 3 軸橫向框架進行計算， 計算單元寬度為 ，如下圖所示： 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 25 圖 橫向框架計算單元 如圖所示 由于房間內布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中水平陰影線所示，計算單元范圍內的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 26 荷載計算 1．永久荷載計算： 永久荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖所示。 圖 豎向永久荷載作用下的計算簡圖 （ 1）頂層橫載計算 梁： 12 2 kN/ mqq?? 板：3 14 .8 4 2 3 .6 2 1 7 .4 k N / m2q ? ? ? ? ? 4 14 .8 4 2 3 .6 2 1 7 .4 k N / m2q ? ? ? ? ? 為了計算方便，對于梯形荷載 3q 和三角形荷載 4q ，可以根據支座彎矩相同的條件，將其化成等效均布荷載 3eqq 和 4eqq 。 23333 . 6 3 . 6(1 2 8 . 7 6 k N /m7 . 8 7 . 8eqqq? ? ? ?） 4458eqqq?= kN/m 合計： 邊跨 +=中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 28 中跨 +=集中荷載： 1P 、 2P ( 1P 、 2P 分別為由邊縱梁，中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重，其余部分板重和女兒墻等的重力荷載 ) 1）傳給邊柱 A、 D 上的集中力 1P ： 屋面板 → 次梁 → 柱 2 18 . 7 6 k N /m 7 . 8 m 1 7 . 0 8 k N4? ? ? 次梁自重 → 柱 2 7 . 82 . 9 5 3 k N /m m 1 1 . 5 2 k N2?? 縱向框架梁自重 4. 19 2 kN / m ( 7. 2 0. 6) m 27 .6 7 kN? ? ? 外縱墻自重（包括窗自重） 36 . 8 6 6 k N /m ( 1 . 6 5 1 . 0 5 ) m 1 2 k N /m 1 . 1 m 0 . 2 m 3 . 9 m0 . 6 4 k N /m ( 2 . 4 m 2 ) 3 1 . 9 1 m? ? ? ? ? ?? ? ? ? 柱自重 kN / m ( ) m kN? ? ? 合計 1 17. 08 11. 52 27. 67 31. 91 36. 14 124 .31 kNP ? ? ? ? ? ? 2） 傳給中柱 B、 C 上的集中力 2P ： 屋面板 → 次梁 → 柱 2 18 . 1 4 k N /m 7 . 8 m 3 1 . 7 5 k N2? ? ? 次梁自重 → 柱 2 12 . 9 5 3 k N /m 7 . 8 m 2 3 1 . 7 5 k N2? ? ? ? 縱向框架梁自重 4. 19 2 kN / m ( 7. 2 0. 6) m 27 .6 7 kN? ? ? 柱自重 kN / m ( ) m kN? ? ? 合計 2 31. 75 23. 03 27. 67 36. 14 118 .58 kNP ? ? ? ? ? 2．各層集中荷載作用下的集中力矩的計算 頂層 111 73. 46 ( ) 2 11. 02 kNM P e? ? ? ? ? ? ?/m 222 92. 82 ( ) 2 13. 92 kNM P e? ? ? ? ? ? ?/m 標準層 111 124 .31 ( ) 2 18. 65k NM P e? ? ? ? ? ? ?/m 222 118 .58 ( ) 2 17. 79 kNM P e? ? ? ? ? ? ?/m 由上面的荷載傳遞得到豎向恒載下的框架計算簡圖，如圖 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 29 圖 框架恒載下的計算簡圖 （ M 單位： kN/m ） 2． 活 荷載計算： 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 所示。 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 30 圖 豎向可變荷載作用下的計算簡圖 （ 1）頂層活載計算 板： 1 10 . 5 3 . 6 2 1 . 8 k N / m2q ? ? ? ? ? 2 10 . 5 3 . 6 2 1 . 8 k N / m2q ? ? ? ? ? 為了計算方便，對于梯形荷載 3q 和三角形荷載 4q ，可以根據支座彎矩相同的條件，將其化成等效均布荷載 eq3q 和 eq4q 。 23113 . 6 3 . 6(1 2 6 . 0 5 k N /m7 . 8 7 . 8eqqq? ? ? ?） 2258eqqq?=集中荷載： 1P 、 2P 1）傳給邊柱 A、 D 上的集中力 1P ： 屋面活載 → 次梁 → 柱 2 16 . 0 5 k N /m 7 . 8 m 1 1 . 8 k N4? ? ? 2） 傳給中柱 B、 C 上的集中力 2P ： 屋面活載 → 次梁 → 柱 2 11 . 1 2 5 k N /m 7 . 8 m 2 . 1 9 k N4? ? ? 2．各層集中荷載作用下的集中力矩的計算 頂層 111 2 .3 6 ( 0 .6 0 .3 ) 2 0 .3 5 4 k NM P e? ? ? ? ? ? ?/m 222 9 ( ) 2 29 kNM P e? ? ? ? ? ? ?/m 標準層 111 1 1 .8 ( 0 .6 0 .3 ) 2 1 .7 7 k NM P e? ? ? ? ? ? ?/m 222 9 ( ) 2 29 kNM P e? ? ? ? ? ? ?/m 由上面的荷載傳遞得到豎向恒載下的框架計算簡圖，如圖 中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 32 圖 框架活載下的計算簡圖 （ M 單位： kN/m ） 內力計算 梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算。彎矩計算過程如圖 ,所得彎矩圖如圖 。計算柱底軸力還需考慮柱的自重。 ② 計算豎向荷載作用下的各框架梁的固端彎矩，并將各節(jié)點的不平衡彎矩進行第一次分配。 ① 梁端剪力由兩部分組成 A. 荷載引起的剪力，計算公式為： 12ABV V ql?? ； q 分別為均布荷載 （ 23） B. 彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡即 AB 跨 A B B AAB MMVV l?? ? ? （ 24） ② 柱的軸力計算 頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，底層軸力為柱頂軸力加上柱的自重，其余軸力計算同頂層 ，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳中國礦業(yè)大學徐海學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計 36 遞。 表 恒載作用下的梁端剪力及柱軸力 層次 荷載引起剪力 彎矩 b 引起剪力 總剪力 柱軸力 AB 跨 BC 跨 AB 跨 BC 跨 AB跨 BC跨 A 柱 B 柱 VA=VB VB=VC VA=VB VB=VC VA VB N 頂 N 頂 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 注： N 底 =N 頂 +柱自重 標準層柱自重 BZ 25k N /m m m 35. 1 kNA? ? ? ? ? ? ? 底層柱自重 BZ 2 5 k N /m 0 .6 m 0 .6 m 5 .1 5 4 6 .3 5 k NA? ? ? ? ? ? ? （ 3）由柱軸 力計算柱的剪力 MMV L?? 下上 （ 25） 式中： .MM下上 分別為經彎矩分配后柱的上下端彎矩， L 為柱長