某中學(xué)教學(xué)樓設(shè)計(jì)計(jì)算書

摘要
摘要：欲設(shè)計(jì)一幢中學(xué)教學(xué)樓，在建筑形式上采用“一”字形，并且通過調(diào)研鄭州市的工程地質(zhì)條件和鄭州市教學(xué)樓的功能要求,決定本建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu), 而框架結(jié)構(gòu)能較好的滿足這種要求，為使本設(shè)計(jì)具有較好的整體性、抗震性能，并能節(jié)約鋼材用量，所以本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)體系布置靈活，可提供較大的建筑空間。同時(shí)為偏重于其使用功能，通過對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)，服務(wù)與環(huán)境四個(gè)基本要素以及他們之間的內(nèi)在聯(lián)系的優(yōu)化組合，提供了一個(gè)投資合理，又具有高效，舒適便利的環(huán)境。
本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中橫向框架A、B、C、D軸框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在確定框架布局之后，先進(jìn)行了荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，豎向荷載的計(jì)算用的是使用力學(xué)求解器，進(jìn)行無限次彎矩分配法；進(jìn)而按底部剪力法計(jì)算水平地震荷載作用下大小，進(jìn)而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。然后進(jìn)行內(nèi)力組合，從中找出最不利的一組或幾組內(nèi)力值。選取最安全的結(jié)果計(jì)算配筋并繪圖。此外還進(jìn)行了結(jié)構(gòu)方案中的室內(nèi)樓梯的設(shè)計(jì)。完成了平臺(tái)板，梯段板，平臺(tái)梁等構(gòu)件的內(nèi)力和配筋計(jì)算及施工圖繪制
關(guān)鍵詞：教學(xué)樓、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、功能、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。

Abstract
Abstract：with the plan of designing a middle school teaching building,which uses "one" theglyph in the construction form,through investigation and studies the Zhengzhou engineering geology condition and the Zhengzhou teachingbuilding function request, I decided that this construction uses thereinforced concrete portal frame construction, while the portal frameconstruction can better satisfy this kind of request, in order to enable thisdesign to have a better integrity, a better earthquake resistanceperformance, and to save the steel products amount used, thereforethis design uses the cast-in-place concrete portal frame construction.Simultaneously this kind of structure system arrangement is nimble,may provide the bigger construction space. Meanwhile for stresses toits use function, through to the building structure, the system, theservice and the environment four basic essential factors as well asbetween them the inner link optimum composition, provided aninvestment to be reasonable, also had highly effective, thecomfortable convenience environment.
The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis A, B, C and D. When the directions of the frames is determined, firstly carried on the standard load .When carried on the vertical force computation, the moment distribution of twice is used; then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force.) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.
Keywords:Teaching building, reinforced concrete portal frame construction,function, architectural design, structural design.

目     錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1 設(shè)計(jì)資料 1
1.1工程概況 1
1.2建筑設(shè)計(jì)說明書 3
1.3結(jié)構(gòu)說明書 3
2 結(jié)構(gòu)的選型和布置 5
2.1 結(jié)構(gòu)選型 5
2.2 結(jié)構(gòu)布置 5
2.3 初估梁柱截面尺寸 6
2.3.1 按大跨度進(jìn)行計(jì)算 6
2.3.2 柱的截面尺寸 6
3 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖及梁柱線剛度 7
3.1確定框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 7
3.2框架梁柱的線剛度計(jì)算 7
4 荷載計(jì)算 8
4.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算 8
4.1.1 屋面 8
4.1.2 各層樓面 8
4.1.3梁自重 8
4.1.4柱自重 10
4.1.5外縱墻自重 10
4.1.6內(nèi)縱墻自重 10
4.1.7內(nèi)隔墻自重 10
4.2活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 11
4.2.1 屋面和樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值 11
4.2.2 雪荷載 11
4.3 豎向荷載下框架受荷總圖 11
4.3.1在A - B 及C -- D軸內(nèi)： 11
4.3.2在A -B 軸間框架梁 11
4.3.3 在B- C軸間框架梁 11
4.3.4 C- D軸間框架梁同A- B 軸間框架梁 12
4.3.5 A- B ，C- D軸間聯(lián)系梁： 12
4.3.6 A軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 12
4.3.7 B軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 13
4.3.8 C軸柱縱向集中荷載的計(jì)算與B軸柱的相同 13
4.3.9 D軸柱縱向集中荷載的計(jì)算與A軸柱的相同 13
4.4風(fēng)荷載計(jì)算 15
4.5 水平地震作用 15
4.5.1重力荷載代表值的計(jì)算： 15
4.5.2 框架柱抗側(cè)移剛度和結(jié)構(gòu)基本自震周期計(jì)算： 17
5  內(nèi)力計(jì)算 19
5.1 恒載作用下的框架的內(nèi)力 19
5.2活載作用下的框架的內(nèi)力 24
5.3風(fēng)載作用下的框架的內(nèi)力 27
5.4框架地震內(nèi)力計(jì)算框架柱剪力和柱端彎矩計(jì)算采用D值法 31
6 內(nèi)力組合 35
6.1 恒荷載作用下內(nèi)力條幅 35
6.1.1 梁端柱邊剪力計(jì)算 35
6.1.2 梁端柱邊剪力梁端柱邊彎矩計(jì)算 35
6.1.3 彎矩調(diào)幅 36
6.2  活荷載作用下內(nèi)力調(diào)幅 36
6.2.1梁端柱邊剪力梁端柱邊彎矩計(jì)算見表6-3 36
6.2.2 彎矩調(diào)幅 36
6.3風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力調(diào)幅 36
6.4水平地震作用下的內(nèi)力調(diào)幅 37
6.5 屋面有雪荷載的活荷載作用下內(nèi)力調(diào)幅 37
7 內(nèi)力組合見組合表 38
8 配筋計(jì)算 38
8.1框架梁截面設(shè)計(jì) 39
8.1.1框架梁正截面承載力，計(jì)算見表8-1 39
8.1.2  框架梁斜截面配筋計(jì)算 40
8.1.3 框架梁抗裂縫寬度驗(yàn)算 42
8.2 截面設(shè)計(jì) 44
8.2.1正截面受彎承載力計(jì)算： 45
8.2.2 斜截面承載力計(jì)算 48
8.3 連系梁計(jì)算 49
8.3.1 荷載計(jì)算 49
8.3.2 內(nèi)力計(jì)算 49
8.3.3 截面承載計(jì)算 50
9 屋面板及樓面板的設(shè)計(jì) 51
9.1 屋面設(shè)計(jì)： 52
9.1.1 荷載計(jì)算： 52
9.1.2 判斷板的計(jì)算類型： 52
9.1.3 按彈性理論進(jìn)行計(jì)算： 52
9.2樓面板設(shè)計(jì)： 54
9.2.1荷載計(jì)算： 54
10  樓梯設(shè)計(jì) 56
10.1 踏步板TB- 1計(jì)算 56
10.1.1荷載計(jì)算： 57
10.1.2內(nèi)力計(jì)算： 57
10.1.3截面承載力計(jì)算： 57
10.2樓梯斜梁計(jì)算： 58
10.2.1 荷載計(jì)算： 58
10.2.2 內(nèi)力計(jì)算： 59
10.2.3承載力計(jì)算： 59
10.3 平臺(tái)板的設(shè)計(jì)： 60
10.3.1 判斷平臺(tái)板的計(jì)算類型： 60
10.3.2荷載計(jì)算： 60
10.3.3 內(nèi)力計(jì)算： 60
10.4 平臺(tái)梁的計(jì)算： 62
10.4.1 荷載計(jì)算： 63
10.4.2 內(nèi)力計(jì)算： 63
10.4.3承載力計(jì)算： 62
11 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 63
11.1基礎(chǔ)底面尺寸計(jì)算 63
11.2條形基礎(chǔ)梁承載力計(jì)算： 65
11.2.1正截面強(qiáng)度計(jì)算： 65
11.2.2梁翼板部分計(jì)算 66
參考文獻(xiàn)： 68
附錄1：外文翻譯 69
附錄2：內(nèi)力組合表 75

1 設(shè)計(jì)資料
1.1工程概況
（1） 建設(shè)地點(diǎn)：某市市區(qū)
（2） 工程名稱：某市某中學(xué)教學(xué)樓
（3） 工程概況：建筑總高為15 m。共4層，每層層高4.20 m，室內(nèi)外高差0.45 m。
（4） 氣候條件:夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng),冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng).基本風(fēng)壓0.4 kN/m2,基本雪壓0.3 kN/m2。
（5） 該地區(qū)地質(zhì)條件:根據(jù)對(duì)建筑地基的勘測(cè),該地區(qū)表層0.2m-0.6m為雜填土,下層為輕亞粘土,厚約3.0m-4.2m,地基承載力特征值為180 kN/m2 。
（6） 場(chǎng)地情況：場(chǎng)地平坦,無障礙物，地下無古代建筑，用地四周無住宅區(qū)
（7） 地面粗糙類型：C類
（8） 抗震設(shè)防烈度為7度，建筑耐火等級(jí)二級(jí)，建筑耐火年限50年。
1.2建筑設(shè)計(jì)說明書
本說明是對(duì)建筑方案的必要說明。根據(jù)防火疏散要求確定樓梯位置，走廊與梯段凈寬，以及辦公室布置，墻體防水等構(gòu)造做法。此外根據(jù)規(guī)范給出了建筑的等級(jí)要求。
該工程位于某市市區(qū)，交通方便，各種材料供應(yīng)及時(shí)。建筑面積3339.04㎡，建筑層數(shù)四層。建筑場(chǎng)地平坦，無障礙物，地下無古代建筑物。地質(zhì)情況良好。
1.2.1設(shè)計(jì)依據(jù) 
（1） 建設(shè)行政主管部分對(duì)本項(xiàng)目的批復(fù)文件。
（2） 與甲方簽訂的設(shè)計(jì)合同及經(jīng)甲方同意的建筑方案。
（3） 現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)建筑工程設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)：
《中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》  （GBJ99-86(2001版)）
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》    （GB50011-2001）
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》    （GBJ16-87(2001版)）
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》  （GB50010-2002）
1.2.2 方案說明
（1）該工程為某市某中學(xué)教學(xué)樓，建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑主體高度為15.000 m，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)。
（2）本設(shè)計(jì)中柱距為7.20m，進(jìn)深為6.60m，樓梯開間為3.6m。
（3）按二級(jí)防火要求，樓梯設(shè)在了建筑的兩端，且在建筑的兩端均有安全出口，滿足防火要求。
（4）本工程±0.000相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高值（黃海系）104.51。
（6）本設(shè)計(jì)中建筑長(zhǎng)50.900m，在建筑左側(cè)設(shè)有廁所，廁所地面低于同層教室地面30mm。
（7）為了防潮和預(yù)防洪水季節(jié)雨水進(jìn)入室內(nèi)，設(shè)室內(nèi)外高差，高差450mm。
（8）為了采光通風(fēng)滿足要求，窗地比均大于1/7，窗臺(tái)高900mm。
（10）屋面防水采用三級(jí)防水，不上人屋面。
1.2.3等級(jí)說明
（1）根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,本工程為丙類建筑。
（2）本工程安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。
（3）本工程抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g。設(shè)計(jì)地震分組為第一組；場(chǎng)地類別為Ⅱ類。
（4）建筑物抗震等級(jí):框架為3級(jí)。
（5）本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)。
（6）本建筑物防火等級(jí)為二級(jí)。
1.2.4建筑設(shè)計(jì)說明及構(gòu)造做法
（1）長(zhǎng)度單位毫米為mm，標(biāo)高單位米為m。
（2）.本工程共四層，室內(nèi)外高差-0.45m,首層室內(nèi)地坪標(biāo)高±0.000m，建筑總標(biāo)高15.000ｍ。
（3）.建筑材料:現(xiàn)澆的框架柱、梁、板、樓梯間混凝土均為C30，梁柱受力筋HRB335，箍筋HPB235，所有的板鋼筋HPB235，外墻加氣混凝土砌塊250mm寬，內(nèi)墻加氣混凝土砌塊200mm。
（4）衛(wèi)生間:地面低于同層樓地面30mm，向地漏找坡1%。地面采用防滑地磚，墻面采用防水砂漿墻面，做法詳見98ZJ001-33-16。
（5）屋面做法：屋面做法詳見中南98ZJ001 屋16；
樓地面做法：樓地面做法詳見中南98ZJ001  樓6；
（6）各房間內(nèi)墻面做法采用混合砂漿墻面，做法詳見中南98ZJ001  內(nèi)墻4。
（7）四層樓梯間設(shè)有通向屋頂?shù)耐ǖ?，屋頂要開檢修孔800mm×800mm。
（8）落水管直徑為100mm。
1.3結(jié)構(gòu)說明書
1.3.1工程概況
（1）.本工程為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，房屋高度詳見建筑圖，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。
（2）.根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)定，本工程建筑結(jié)構(gòu)按7度三級(jí)抗震設(shè)防，基本風(fēng)壓為0.40kN/m²，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。
（3）.設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為丙類，場(chǎng)地類別為II類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的等級(jí)為丙級(jí)。
（4）.依據(jù)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)
      《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》  （GB50010-2002）
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》    （GB50011-2001）
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》    （GB50009-2001）
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）
《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）
1.3.2設(shè)計(jì)樓面活荷載
（1）不上人屋面：0.5 kN/m²
（2）樓面及衛(wèi)生間：2.0kN/m²
（3）走廊、樓梯：2.0kN/m²
1.3.3材料
（1）.混凝土等級(jí)：所有混凝土的強(qiáng)度等級(jí)都為C30.
（2）.鋼筋：HPB235（A）、HRB335（B）、HRB400（C）
（3）.墻體：±0.000以上填充墻采用加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿砌筑。
1.3.4樓板
（1）.板的設(shè)計(jì)說明詳見各結(jié)施圖及國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)
（2）.板的混凝土保護(hù)層厚度均為20mm。
（3）.HPB235鋼筋所注長(zhǎng)度不包括彎鉤長(zhǎng)度.錨固長(zhǎng)度為24d，板中受力筋的短向鋼筋放在長(zhǎng)向鋼筋之上
1.3.5梁、柱
（1）.梁、柱的設(shè)計(jì)說明詳見各結(jié)施圖及國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集  混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)
（2）.混凝土保護(hù)層厚度均為35mm
（3）混凝土柱錨入基礎(chǔ)梁的鋼筋應(yīng)在基礎(chǔ)施工時(shí)預(yù)埋,預(yù)埋鋼筋的直徑數(shù)量同上部柱
1.3.6墻體
（1）.填充墻的長(zhǎng)度>5m時(shí), 每隔3-4m在墻中設(shè)200X墻厚砼構(gòu)造柱, 柱主筋上下分別錨入梁內(nèi), 錨入長(zhǎng)度500mm,箍筋為A8@200.
（2）女兒墻在每一相交軸線上均設(shè)250X250混凝土構(gòu)造柱
1.3.7構(gòu)造柱
（1）.構(gòu)造柱縱筋錨于基礎(chǔ)內(nèi)直段長(zhǎng)度>la,并彎直鉤> 250mm直鉤.縱筋層間搭接長(zhǎng)度>la,箍筋為@100，且加密高度不能小于500
（2）.穿樓面的構(gòu)造柱 ,縱筋在穿樓面處應(yīng)上下貫通,在樓面以上才能搭接;
（3）.墻與柱連接處沿柱高每@500mm設(shè)2^18 拉結(jié)筋,拉結(jié)筋伸入墻體內(nèi)長(zhǎng)度不小于1000mm,遇門窗洞按實(shí)際長(zhǎng)度截取,鋼筋伸入柱內(nèi)不少于210mm.
1.3.8其他
（1）衛(wèi)生間及管井周邊均做混凝土反邊,寬度同墻；
（2）所有設(shè)備基礎(chǔ)均以廠家訂貨為準(zhǔn)，且待設(shè)備到貨核實(shí)后方可施工。
（3）未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可，不得改變結(jié)構(gòu)的用途和使用環(huán)境。
2 結(jié)構(gòu)的選型和布置
2.1 結(jié)構(gòu)選型
本建筑只有4層，且功能較少，為方便布置房間和便于管理采用大柱網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)。為使結(jié)構(gòu)有較大的剛度本設(shè)計(jì)中樓面、屋面、樓梯等均采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)為柱下單向條形基礎(chǔ)。
2.2 結(jié)構(gòu)布置
本設(shè)計(jì)中柱距為7.2m。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置，本建筑平面均為雙向板。本建筑由于樓面活荷載較大，樓面板和屋面板厚度取120mm。
材料選用：
混凝土：C30 
鋼筋：縱向受力鋼筋采用熱扎鋼筋HRB335，HRB400；其余采用熱扎鋼筋HPB235。
墻體：內(nèi)外墻均采用粉煤灰輕渣空心砌塊390×240×190，重度 =7KN/m3.
窗：鋼塑門窗， =0.35KN/m2.
門：木門