安徽工业大学大学生公寓设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流安徽工业大学大学生公寓设计.精品文档. 学校代码：_11059_ 学 号：Hefei University本科毕业设计DIPLOMA PROJECT设计题目： 安徽工业大学公寓楼 学位类别： 工 学 学 士 学科专业： 土 木 工 程 _作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 目录第一章3第二章：建筑设计说明部分42.1 工程概况：42.2 建筑物功能与特点：42.2.1 组成和面积分配42.3 设计资料52.3.1自然条件5第三章：结构计算书部分63.1 工程总体概述63.1.1柱网布置63.1.2 框架结构承重方案的选择：63.1.3 梁、柱

2、截面尺寸的初步确定73.2 板的设计93.2.1 屋面及楼面恒荷载计算93.2.2屋面及楼面荷载计算103.2.3楼板内力分析及配筋计算103.3横向框架在竖向荷载作用下的计算143.3.1横向框架简图143.3.2 恒荷载作用计算163.3.3 活荷载作用计算213.3.4梁端剪力及柱端轴力计算243.3.5重力荷载作用计算1、各构件重力荷载计算333.4横向框架在水平地震作用下的内力和侧移计算373.4.1 框架侧移刚度的计算373.4.2横向自震周期的计算393.4.3 水平地震作用及楼层地震剪力的计算403.4.4 多遇水平地震作用下的位移验算423.4.5水平地震作用下框架内力计算4

3、33.5 框架梁、柱内力组合463.5.1 结构选用的抗震等级及计算规定463.6 框架梁截面设计463.6.1梁正截面受弯承载力计算473.6.2、 梁斜截面受剪承载力计算483.7 框架柱截面设计493.7.1 柱截面尺寸复核493.7.2 柱正截面承载力计算503.7.3 柱斜截面受剪承载力计算:523.8基础设计533.8.1基础工程概况533.8.2独立基础设计（选用4轴线A柱下基础）533.8.3联合基础设计（选用4轴线B、C柱下基础）583.9 楼梯设计613.9.1 楼梯概况613.9.2楼梯板设计625.9.3平台板设计643.9.4平台梁设计65参考文献66致 谢67 第一

4、章安徽工业大学公寓楼设计摘 要本次毕业设计是一个研究生公寓楼，主要是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所想要表达的东西。结构语言就是指结构师从建筑及专业图纸中所提炼简化出来的结构元素，包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部图等等。然后用这些结构元素来构筑建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系，再把各种情况所产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。本工程采用混凝土框架结构体系，仅选择了主体中间一榀框架计算，考虑抗震设防烈度为7度进行了抗震计算。包括水平荷载、竖向荷载计算及其各内力计算及构件设计，竖向荷载作用采用弯矩二次分配法，水平荷载作用所用的是D值法，而地

5、震作用则采用底部剪力法。关键词：结构设计；荷载计算；抗震设计；AbstractThis graduation design is a graduate student apartment building, is mainly the structural design part. Structural design is simply the structure language to express what engineers want to express. The structure of language refers to the structure under the tute

6、lage of structural elements to simplify the refined from architectural and technical drawings, including foundation, wall, column, beam, board, stair, sample detailed map, and so on. Then with these structural elements to a building or construction of the structure of the system, including vertical

7、and horizontal load and resistance system, then the generated by various load to the most concise way to transfer basis. The project uses concrete frame structure system, select only the main body in the middle of a pin frame calculation, considering the seismic fortification intensity is 7 degrees

8、seismic calculation. Including the horizontal load and vertical load calculation and the internal force calculation and component design, the vertical load function adopts is the second moment distribution method, horizontal load function adopts the D value method, and earthquake action is used at t

9、he bottom shear method.Keywords: structural design; load calculation; seismic design; 第二章：建筑设计说明部分2.1 工程概况：1、 工程名称：安徽工业大学大学生公寓设计；2、工程位置：安徽省马鞍山市；3、工程总面积：6497.28，地上五层，建筑高度19.35m,底层层高3.9m，其余各层层高3.6 m。4、结构形式：现浇整体框架。2.2 建筑物功能与特点：该拟建的建筑位于马鞍山市内，设计内容：此楼为大学生公寓，建筑基底面积1520.64 ，总建筑面积为6497.282.2.1 组成和面积分配(1) .住宿

10、部分： 4人间宿舍120个（独立卫生间） 每个30m2 洗衣房5个 每个60m2 开水间5个 每个30m2 .活动室5个 每个120m2 阅览室1个 每个120m2(2).管理部分 值班室1个 每个60m2 信息管理中心1个 每个60m2 小型自选超市1个 每个120m2 .储藏室2个 每个30m2 配电室1个 每个60m2(3) .其他 门厅、楼梯、走道2.3 设计资料2.3.1自然条件1、工程地质条件：详见地质勘查报告。2、抗震设防： 7 度3、防火等级： 二级，类场地4、建筑物类型： 丙类5、基本风压： W0= 0.35 KN/m2，主导风向：东南风6、基本雪压： S0= 0.60 KN

11、/m27、楼面活荷： 走廊、门厅：2.5 KN/m2；其余：2.0 KN/m2。8、建筑场地的地质资料场地范围内土质构成，自地表乡下为：土层底部深度(m)Fak(kpa)剪切波速m/s0.52.17.314.020.5以下0.51.65.26.76.5-淤泥质土砂粉质粘土中砂中密细砂-60105200310-70110240340350500 第三章：结构计算书部分 3.1 工程总体概述3.1.1柱网布置柱网与层高：根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面及剖面的设计，主体结构为整体 5 层局部 1层，底层层高为 3.9m，余层高 3.6m。柱网如图所示： 主体结构柱网布置图3.1.2

12、 框架结构承重方案的选择： 竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。本方案中，需近似的按横向的平面框架分别计算。框架结构的计算单元如图所示：框架结构计算单元3.1.3 梁、柱截面尺寸的初步确定1、框架梁截面尺寸估算（1）纵向框架梁l=7200 mm，h=（1/81/12）l900 mm600 mm,取h=700 mm ；b=（1/21/3）h450 mm200 mm, 取b =300 mm ；故梁的

13、截面初步定为：bh=300mm700mm ；其惯性矩为：I1/12（bh3）3007003/128.575109 mm4（2）横向框架梁1）、l=2400 mm，h=（1/81/12）l300mm200 mm,取h=400 mm；按规范规定的最小限值，梁的截面初步定为：bh=250mm400mm,其惯性矩为：I1/12（bh3）2504003/121.33109 mm42）、l=8400 mm，h=（1/81/12）l1050 mm700 mm,取h=700mm；b=（1/21/3）h450 mm200 mm, 取b =300 mm；故梁的截面初步定为：bh=300mm700mm其惯性矩为：I

14、1/12（bh3）3007003/128.575109 mm4（3）次梁l=8400 mm，h=（1/81/12）l1050 mm700 mm,取h=700mm；b=（1/21/3）h450 mm200 mm, 取b =300 mm；故梁的截面初步定为：bh=250mm700mm2、框架柱截面尺寸估算（1）按轴压比要求初估框架柱的截面尺寸。框架柱的受荷面积如图5-3所示，框架柱选用C30混凝土，,根据设计资料知框架抗震等级为三级，轴压比。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时按式估算主轴压力设计值N按式估算 框架柱的受荷面积1)、中柱=1.25147.2(3.45+1.2)71.051.01.0=4

15、306.37 KN因，则取中柱截面为600mm600mm2)、边柱=1.25147.2371.051.01.0=3195.05KN， 考虑边柱承受偏心荷载，故取柱的截面为600mm600mm柱、梁截面尺寸汇总于表： 柱截面尺寸（mm） 层次混凝土等级（bh）(mmmm)15C30600600 梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）(mmmm)纵梁（bh）(mmmm)次梁（bh）(mmmm)AB跨BC跨CD跨C303007002504003007003007002507003.2 板的设计3.2.1 屋面及楼面恒荷载计算根据建筑类别（框架公寓楼）查 05J909 工程做法 P290 表可以查得

16、屋面防水等级为级，即为10 年。1、屋面恒荷载计算根据平屋面和上人屋面要求选择05J909 工程做法 P297卷材涂膜防水屋面（上人）（水泥砂浆保护层有保温隔热 WM15）40厚C20细石混凝土 0.0425=1 KN/m210厚低标号砂浆隔离层 忽略防水层(4厚SBS改性沥青卷材) 0.15 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0214.5=0.29 KN/m2保温或隔热层，采用30厚硬质聚氨酯泡沫塑料 3.50.03=0.105 KN/m2最薄30厚LC轻集料混凝土2%找坡层 60.23=1.38 KN/m2现浇钢筋混凝土屋面板120厚 250.12=3.0 KN/m2 合计：5.1

17、8 KN/m22、楼面恒荷载计算（1）卫生间、盥洗室楼面铺防滑地板砖 小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55KN/m23mm防水涂膜 0.3 KN/m225mm厚细石混凝土找坡 240.025 =0.6 KN/m2 现浇钢筋混凝土楼板100厚 250.1=2.5 KN/m2 合计：3.95 KN/m2（2）水泥砂浆抹灰楼里面：抹灰层10厚砂浆 0.17KN/m21：2.5水泥砂浆20厚 0.0220 KN/m3 =0.40 KN/m2水泥砂浆一道（内掺建筑胶） 不考虑现浇钢筋混凝土楼板100厚 0.125 KN/m3 =2.5 KN/m2 合计：3.07KN/m23.2.2屋面及楼面荷载计算

18、查规范可知：上人屋面均布活荷载标准值取为2.0 kN /m2 楼面活荷载标准值：水泥砂浆楼面取为2.0KN/m2 ； 走廊、门厅取为2.5 KN/m2； 厕所取为2.0 KN/m2屋面雪荷载标准值： =1.00.60=0.60 KN/m2 （式中为屋面积雪分布系数）3.2.3楼板内力分析及配筋计算在各层楼盖平面，梁系把楼盖分为一些单向板和双向板。如果各版块比较均匀，可按连续单向板或双向板查表经行计算，如果各版块分布不均匀，精确的计算可取不等跨的连续板为计算模型，用力矩分配法求解内力。为计算简便，板块的计算跨度近似取轴线之间的距离。本楼盖采用整体式钢筋混凝土结构楼盖梁格布局如下图所示，选取第三层

19、楼面进行板的设计。参见楼面地面建筑构造（01J304），做法如前所述。计算简图如下图3-4所示：如下图所示,可将该区板块分为A、B两种板，分别计算如下： 楼盖梁格布置图（1） A区格板（双向板）恒荷载设计值：活荷载设计值：A区格板为四边固定，则单位板宽跨中弯矩：单位板宽支座弯矩：保护层厚度取20mm，钢筋选用8，故短跨方向跨中截面有效高度支座处均为76mm，取，A区格板配筋计算结果见下表 A区格板配筋计算（2）、B区格板（单向板）1）2）、荷载组合设计值 由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合： 故取由可变荷载效应控制的组合：3）、内力计算 取1m板作为计算单元，按弹性理论计算，

20、取B区格板的计算跨度。如B区格板两端是完全简支的情况，则跨中弯矩为 考虑到B区格板两端的嵌固作用，故跨中弯矩取为 B区格板如果两端完全嵌固，则支座弯矩为 ，考虑到支座两端不是完全嵌固，故取支座弯矩为 B区格板的弯矩计算表见表B区格板的弯矩计算表截面跨中支座弯矩系数1/10-1/144.78-3.41板保护层厚度取20mm，选用6钢筋作为受力主筋，则板的截面有效高度为：混凝土采用C30，则，板受力筋选用，B区格板配筋计算见表 B区格板配筋计算截面跨中支座4.78-3.410.04340.03090.9780.984162115选配钢筋61506150实配钢筋（mm）1891893.3横向框架在竖

21、向荷载作用下的计算3.3.1横向框架简图1、假定框架柱嵌固于基础顶面之上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的尺寸不变，故框架梁的跨度等于柱截面型心之间的距离，此处取4轴线横向框架示意计算，计算简图所示。4轴线横向框架简图 2、楼面梁布置简图、横向框架计算简图分别如图 梁布置简图 由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。3.3.2 恒荷载作用计算1、恒荷载计算各构件恒荷载计算（1）墙、门、窗单位面积重力

22、荷载外墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3，考虑了外墙保温）内侧20mm抹灰，则外墙重力荷载为：120.2+170.022.74 KN/m2 内墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3）双侧各20mm抹灰，则内墙重力荷载为：120.2+170.0223.08 KN/m2 木门单位面积重力荷载： 0.2kN / m 2铝合金窗单位面积重力荷载： 0.4kN / m 2恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图：梁上恒载作用示意图（1）对于第 5 层、代表横梁自重，为均布荷载形式。图5-5 4轴线横向框架简图 =0.250.6251.05=3.938 kN/m =0.250.4251

23、.05=2.625 kN/m 为屋面板传给横梁的梯形荷载,由图5.3-3 关系可得相应尺寸，并将这些分布荷载转化为等效均布荷载值P1、P2分别由边纵梁、中纵梁、中间次梁直接和间接传给柱的恒载，它包括主梁自重、楼板自重、次梁自重、女儿墙自重等重力荷载，计算如下：P1=女儿墙自重+板传荷载+次梁自重+主梁自重P2=板传荷载+次梁自重+主梁自重P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：（2）对于 14层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第 6 层。=3.938+3.08（6.9-0.6）=23.34kN/m =2.625kN/m 为楼面板传给横梁的梯形荷载，转化为均布荷载P1

24、=板传荷载+外纵墙+内横墙+梁自重P2 =板传荷载+外纵墙+内横墙+ 梁自重 =199.62KNP1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：将以上横载的计算结果汇总可得下表： 横向框架恒载汇总表层次53.9382.62516.44148.18180.0629.6430.91423.342.6259.20186.90199.6236.1839.922、恒荷载作用下的内力计算 梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图 5-10所示、所得弯矩图如图5-11所示。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节

25、点集中力叠加得到。计算过程还应考虑柱自重。梁端、柱端弯矩的计算： 梁、柱线刚度如下图所示： 各层梁、柱线刚度示意图恒荷载作用下梁的固端弯矩计算：(1) 对于第5层： (2）对于第41层综上可得：第5层: 第4-1层：3、 分配系数计算4、 第5层：A轴： B轴： 第42层：A轴： B轴： 第1层： A轴：B轴：恒荷载作用下横向框架的弯矩二次分配及弯矩图如下图： 恒荷载作用弯矩二次分配计算图 恒荷载作用下弯矩图3.3.3 活荷载作用计算1、活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图所示:图3-12 梁上活载作用示意图、对于第5层：1）、屋面活荷载板的面荷载为2.0KN/m，传递给AB、BC

26、梁的为梯形荷载，等效转化为均布荷载：P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：2）、雪荷载（0.6KN/m）P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：、对于 14层(楼板、卫生间、取为2.0kN/m2，走廊取为2.5kN/m2) 则P1、P2 集中力产生的弯矩计算如下：著水电土0 层次56.35（1.27）60.0（12.00）77.30（15.46）12.0（2.40）15.46（3.09）146.3560.081.6212.016.322、活荷载作用下固端弯矩计算 （1）对于第5层 屋面活荷载： 雪荷载： （2）对于41层：楼面活荷载：综上计算可得：第5层：屋面活荷载：MAB=-25.2kN.m，

27、MBA=25.2kN.m，MBC=0雪荷载： MAB=-5.04kN.m，MBA=5.04kN.m，MBC=0第41层： MAB=-25.2kN.m，MBA=25.2kN.m，MBC=0活荷载作用下的内力图分别如图3-13及图3-14所示。图3-13 活荷载作用弯矩二次分配计算图 图3-14 活荷载作用下弯矩图（括号内为雪荷载）3.3.4梁端剪力及柱端轴力计算1、恒荷载作用下计算(1)第5层：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨： BC跨：VB=VC=4.73KN柱轴力：A柱：B柱：(2) 第4层：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨：弯矩引起的剪力：AB跨

28、：BC跨： 总剪力：AB跨：VA=31.74-0.16=31.58kN ，VB=31.74+0.16=31.90kNBC跨: VB=VC=28.01kN柱轴力：A柱： B柱：(3) 第3层：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起的剪力： AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨：VA=31.74-0.16=31.56kN ，VB=31.74+0.16=31.92kNBC跨： VB=VC=28.01kN柱轴力：A柱：B柱：(4) 第2层：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨：VA=31.56kN ，VB=31.92kNBC跨：VB=VC=28.01kN柱

29、轴力： A柱：B柱：（5）第1层：荷载引起的剪力：AB跨： BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨：VA=31.74-0.37=31.37kN ，VB=31.74+0.37=32.11kNBC跨：VB=VC=28.01kN柱轴力：A柱：B柱：2、活荷载作用下计算：（1）第5层：1）屋面活荷载：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨： BC跨：VB=VC=0KN柱轴力：A柱：B柱：2）雪荷载： 荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨： BC跨：VB=VC=0KN柱轴力：A柱：B柱：（2）第

30、4层：荷载引起的剪力：AB跨：BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨： BC跨： 总剪力：AB跨：BC跨： VB=VC=0KN柱轴力：A柱：B柱：（3）第3层：荷载引起的剪力：AB跨： BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨：BC跨： 总剪力：AB跨： BC跨：VB=VC=0KN柱轴力：A柱：B柱：（4）第2层：荷载引起的剪力：AB跨： BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨： BC跨： 总剪力： AB跨： BC跨：VB=VC=0KN柱轴力：A柱： B柱： （5）第1层：荷载引起的剪力：AB跨： BC跨: 弯矩引起的剪力：AB跨： BC跨： 总剪力：AB跨： BC跨：VB=VC=0KN柱轴力：A柱： B柱： 将

31、上述计算结果汇总，可得表3-8与表3-9。表 3-8恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨B跨AB跨BC跨AB 跨BC 跨A柱B柱VA=-VBVB=VCVA=VBVB=VCVAVBVB=VCN 顶N 底N 顶N 底556.724.73-0.18056.5456.904.73204.72234.42241.89268.10431.7428.01-0.16031.5831.9028.01452.87482.57508.79240. 530.92536.02331.7428.01-0.18031.5631.9228.01701.87730.73820.1

32、7804.57231.7428.01-0.18031.5631.9228.01949.19978.891109.421073.12131.7428.01-0.15031.5931.8928.011197.381227.081408.641341.66活载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨B跨AB跨BC跨AB 跨BC 跨A柱B柱VA=-VBVB=VCVA=VBVB=VCVAVBVB=VCN 顶= N 底N 顶= N 底521.91（4.38）0（0）-0.37（-0.07）0（0）21.59（4.31）22.23（4.45）0(0)81.59(16.

33、31)99.53(19.91)421.910-0.12021.7922.030 163.38198.86321.910-0.13021.7822.040245.16298.20221.910-0.13021.7822.040326.94397.54121.910-0.13021.7822.040408.72496.883.3.5重力荷载作用计算1、各构件重力荷载计算（1）墙、门、窗单位面积的重力荷载外墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3，考虑了外墙保温）内侧20mm抹灰，故外墙重力荷载为：120.2+170.022.74 KN/m2 内墙200厚，粘土非承重空心砖（12 KN/m3）

34、双侧各20mm抹灰，故内墙重力荷载为：120.2+170.0223.08 KN/m2 木门单位面积重力荷载： 0.2kN / m 2铝合金窗单位面积重力荷载： 0.4kN / m 2则梁柱平面布置图如图3-15所示：图3-15 梁柱的平面布置图2、各质点重力荷载代表值计算（1）第5层重力荷载代表值计算：女儿墙的自重标准值：G女儿墙=3.0（7.27+16.2）2=398.4kN屋面板结构层及构造层自重标准值：G屋面板 =5.18（50.4+0.6）（16.2+0.6）=4385.39kN梁自重标准值：G梁 =0.60.2（6.9+0.44-0.4）2512+0.60.25（6.9-0.6）25

35、14+250.250.4（2.4-0.6）8+0.60.25（7.2-0.6）2524=1206.09kN柱自重标准值(取1/2)：G柱 =墙自重标准值（取1/2）G墙 = G外墙 +G内墙 +G门 +G窗 = 977.78KN屋顶雪荷载标准值（取1/2）：Q6 则第5层重力荷载代表值汇总为：G6 = G女儿墙+ G墙+ G屋面板+ G梁+ G柱+ Q6=398.4+4385.39+1206.09+415.8+977.78+169.32=7612.18kN 重力荷载设计值：G6 =1.2（398.4+4385.39+1206.09+415.8+977.78）+1.4169.322= 9628.

36、74kN (2)第42层重力荷载代表值计算 楼面板结构层及构造层自重标准值：G楼面 =2.9(50.4+0.6)(16.0+0.6)=2445.14kN梁自重标准值：G梁 =1206.09kN柱自重标准值(上下各取取1/2)：G柱 =475.22=950.4kN墙自重标准值（取1/2）G墙 = G外墙 +G内墙 +G门 +G窗 活荷载标准值（取1/2） 则第42层重力荷载代表值汇总为：Gi = G楼板+ G墙+ + G梁+ G柱+ Q5=2445.14+1206.09+950.4+2717.32+765=8083.95kN 重力荷载设计值：Gi =1.2（2445.14+1206.09+950.4+2717.32）+1.47652=9628.74kN (3)第1层重力荷载代表值计算楼面板结构层及构造层自重标准值：G楼面 = 2445.14kN梁自重标准值：G梁 =1206.09kN柱自重标准值(上下各取1/2)：G柱 = G柱（2下半层） + G柱（1上半层）=475.2+5.4x0.6x0.6x25x8x4x0.5=1252.8kN墙自重标准值（上下层各取1/2）G墙= G墙（2下班层） +G墙（1上半层）