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1、框架教学楼结构设计计算书 第一章 工程概况 1.1 工程概况 工程名称为*大学某综合楼，建筑层数为四层，层高4.5m，女儿墙高1.4m，室内外高差0.6m，建筑总高度20.0m，建筑面积5550m2 ，采光等级为二级，屋面防水等级为二级，耐火等级为二级，设计使用年限为50年。该工程为大学综合楼，共有计算机机房12间，实验室4间（物理和化学实验室各2间），教师办公室14间，会议室共5间（大型会议室一间，中型和小型会议室共2间），多媒体教室6间，教室休息室3间。该综合楼可供1200位学生，30位教师使用。 结构安全等级为二级，结构类型为钢筋混凝土多层框架结构，抗震等级为二级抗震，设防烈度为7度，基
2、本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类场地，特征周期为0.35s，地面粗糙度为B类，室外环境类别为二b类。建筑使用的材料中，每层梁板柱均采用C30的混凝土，梁柱主筋采用HRB400级钢筋，板的受力筋采用HRB400级钢筋。箍筋采用HPB235级钢筋。（1）墙体工程 1)“内墙1”水泥砂浆抹面，用于卫生间 涂料饰面 5厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光 素水泥浆一道 5厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛 8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 2)“内墙2”混合砂浆抹面，用于其它房间 涂料饰面 5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平 8厚1：1
3、：6水泥石膏砂浆打底扫毛 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 3) 外墙 刷混凝土界面处理剂一道 6 厚1:3 水泥砂浆打底扫毛 7 厚1:2.5 水泥砂浆找平扫毛 1. 5 厚聚氨酯胶粘贴 50 厚发泡聚氨酯块500300(胶的配比:A 料:B 料=1:4) 7 厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比) 刷外墙涂料（2）地面工程 1)“地面1”细实混凝土防潮地面，用于卫生间 素土夯实 60 厚C15 混凝土垫层 刷素水泥浆一道 20 厚1:3 水泥砂浆找平层 水乳型橡胶沥青防水涂料一布(玻纤布)三涂防潮层,撒砂一层粘牢 40 厚C20 细石混凝土 刷素水泥浆一道 20 厚1:2.5 水
4、泥砂浆压实抹光 2)“地面2”大理石防潮地面，用于楼梯间、走廊 素土夯实 150 厚3:7 灰土夯实 80 厚C15 混凝土(表面撒干水泥砂子压实抹光) 2.5 厚高聚物改性沥青防水涂料(或1.2 厚聚氨酯防水涂料),撒砂一层粘牢 30 厚1:2 干硬性水泥砂浆结合层 撒素水泥面(洒适量清水) 20 厚大理石面层,1:1 水泥细砂浆擦缝、刷草酸、打蜡 3)“地面3”地砖楼防潮地面，用于其它房间内 素土夯实 60厚C20混凝土垫层 水泥浆一道（内掺建筑胶） 1：3水泥砂浆找坡层抹平 1.5厚聚氨酯防水层 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉 810厚地砖，干水泥擦缝（3）楼面工程 1)
5、“楼面1”细实混凝土防潮楼面，用于卫生间 现浇钢筋混凝土楼板 刷素水泥浆一道 20 厚1:3 水泥砂浆找平 水乳型橡胶沥青防水涂料一布(玻纤布)四涂防水层,撒砂一层粘牢 40 厚C20 细石混凝土4200 双向配筋 5 厚水泥细砂石压实抹光 2)“楼面2” 大理石楼面，用于楼梯间、走廊 现浇钢筋混凝土楼板 刷素水泥浆一道 20 厚1:2 水泥砂浆找平层 5 厚M907 石材胶粘剂粘贴 20 厚磨光大理石板,稀水泥浆填缝、刷草酸、打蜡 3) “地面3”地砖楼防潮地面，用于其它房间内 现浇钢筋混凝土楼板 水泥浆一道（内掺建筑胶） 1：3水泥砂浆找坡层抹平 1.5厚聚氨酯防水层 20厚1：3干硬性水
6、泥砂浆结合层，表面撒水泥粉 810厚地砖，干水泥擦缝（4）屋面工程 1)“屋面1”上人屋面 铺25厚（300300）预制水泥砖，粗砂扫缝 25厚粗砂垫层 无纺聚酯纤维布隔离层 25厚挤塑板保温层 3厚高聚物改性沥青防水卷材 1.2厚合成高分子防水卷材 3厚高聚物改性沥青防水涂料 1.5厚合成高分子防水涂料 25厚1:3水泥砂浆找平层 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄处40厚 现浇钢筋混凝土屋面板（5）顶棚工程 “顶棚1”板底涂料顶棚 饰面涂料 封底漆一道 3厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆找平 5厚1:0.5:3水泥石灰膏砂浆打底扫毛 素水泥浆一道甩毛 “顶棚2”大型纤维板材吊顶，耐火耐水
7、低面石膏板吊顶 饰面 满刮2厚面层耐水腻子找平，面板接缝处贴嵌缝带，刮腻子抹平 板材用自攻螺丝与龙骨固定，中距200，螺钉距板边长10，短边15 C型轻钢覆面横撑龙骨CB6027，中距1200，用挂插件与次龙骨联结 C型轻钢覆面次龙骨CB6027，间距400，用吊件与钢筋吊杆联结后找平 10号镀锌低碳钢丝吊杆，中距横向400，纵向800，吊杆上部与预留钢筋吊环固定 现浇钢筋混凝土板内预留8钢筋吊环，中距横向800，纵向800（6）踢脚 “踢1” 用于除卫生间的其他房间 6厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛 6厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛 5厚1:1水泥细砂浆 贴8-10厚地砖，稀水泥浆擦缝（7）墙裙
8、 “裙1”瓷砖墙裙，用于卫生间 7厚1:3水泥浆打底扫毛 7厚1:3水泥浆找平扫毛 8厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂浆结合层 贴5厚全瓷釉面砖，白水泥浆擦缝 （1）该地区施工的材料供应，人员供应能够满足要求。 （2）地质条件：根据现场钻探所揭露的地层情况，场地内自上而下土层分布以及承载力特征值见表1.1所示： 表1.1 土层分布及承载力土层厚度（m）土层描述地基变承载力特征值（kN/m2）0.9杂填土不宜做地基持力层3.0素填土1200.9素填土1002.5素填土1505.5素填土130 （3）水文条件： 地下水较发育，水位受海水潮汐影响，平均水位在地下1.5m，最大冻土层深度为0.5m，场
9、区不存在液化土层。冬季采暖计算温度为7，室内温度18，夏天通风计算温度为+25。 （4）气象条件：该地区年平均气温15度，最高气温32度，最低气温-8度；年降水量770.4mm，日最大降水量92mm,每小时最大降水量56mm。夏季为东南风，冬季为西北风；基本风压为0.55 kN/m2；基本雪压：0.40 kN/m2。 第二章 结构布置 2.1 结构选型 本工程为*大学某综合楼，位于*市*区，总建筑面积为5550，总高度为19.4m，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第一组，根据建筑结构特点及地基承载力基础选为柱下独立基础。 2.2 结构平面布置6.0m 其它各层的
10、柱高为4.5m，各层均有52根柱子，各层板、柱、梁混凝土的强度等级为C30(设计强度：=14.3，=1.43).结构设后浇带，不设温度缝。 2.3 构件尺寸初估；c=14.3N/mm2，各层的重力荷载代表值近似取。由平面结构布置图图可知中柱的受荷面积为5.4*6m。根据公式2.1计算： (2.1)式中kN , a=且取50的倍数。则可得柱截面面积为： 取柱截面为正方形，并根据上述计算结果并综合考虑柱距等其他因素，本设计柱截面尺寸取500mm*500mm 梁的截面尺寸按梁高为跨度的1/8 1/12，梁宽为梁高的1/2 1/3进行估算。底层梁混凝土强度等级为C30(设计强度：=14.3，=1.43
11、)。 KL1 KL4 : h=(1/81/12)4500=(375563)mm, 取550mm b=(1/21/3)550=(183275)mm, 取250mm KL2: h=(1/81/12)6000=(500750)mm, 取550mm b=(1/21/3)550=(183275)mm, 取250mm KL3: h=(1/81/12)8400=(7001050)mm, 取750mm b=(1/21/3)700=(233350)mm, 取350mm 根据简明钢筋混凝土结构构造手册中规定，双向板厚度控制在短方向跨度的1/351/40，单向板厚度控制在短方向跨度的1/301/35,据此可确定楼面
12、板和屋面板的厚度。板厚t=(1/351/40)6000=(150171)mm，取t=150mm。 表2.1 梁柱尺寸统计表（单位：mm)构件梁柱名称KL1KL2KL3KL4Z1Z2位置A-D轴：1-3，4-13轴A-D轴：3-4轴AB/CD:1-13轴BC:1-13轴一层标准层bh300600300700300750300500550550500500 2.4 横向框架计算简图的确定 考虑到地下土层原因，该结构采用柱下肚里桩基础，框架柱嵌固于基础顶面。底层框架柱柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为600mm。基础底面标高为-m，基础顶面距室外地面的距离为900mm，故底层框架柱高为4500
13、+600+900=6000mm，其它层框架柱高等于层高为4500mm。框架梁的计算长度取顶层左右相邻框架柱中心线之间的距离。 由此可知框架计算简图如图2.1所示。2.5 横向框架梁柱线刚度计算 各楼层梁采用层C30的混凝土，则查得Ec=3.0104 mm2，现浇楼面可以做为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性距时，对现浇楼面的中框架取I=2I0， 边框架取I=1.5I0，计算过程见表2.2 , 表2.3所示。 表2.2 各层框架横梁线刚度计算 类别位置b(mm)h (mm) Ec(104N/mm2)I0=(bh3/12)(mm4)l0 (mm)系
14、数i0=( EcI0/l0)()边跨1，13AB30075031.055101084001.55.65201010BC30050033.12510930001.54.6881010CD30075031.055101084001.55.6521010中跨（1）2AB30075031.055101084001.55.6521010BC30050033.125109300026.251010CD30075031.0551010840027.5361010中跨（2）4，5，9，10AB30075031.0551010840027.5361010BC30050033.125109300026.25101
15、0CD30075031.055101084001.55.6521010中跨（3）其他AB30075031.0551010840027.5361010BC30050033.125109300026.251010CD30075031.0551010840027.5361010 各层柱均采用C30混凝土，查得Ec=3.0104 mm2,计算过程见下表2.4所示 表2.4 柱子线刚度计算ic=(EcI0)/l0层数Ec(104N/mm2)hc (mm)I0 (mm4)l0 (mm)ic ()4层3500520833333345003.47210103层3500520833333345003.47210
16、102层3500520833333345003.47210101层3550762552083360003.8131010注：经以上计算可得，不同横向框架中梁柱的线刚度如下图所示。（单位:) 图2.2 1，13轴框架梁柱的线刚度 图2.3 2，4，5，9，10轴框架梁柱的线刚度 图2.4 其他轴框架梁柱的线刚度 2.6 结构楼层抗侧刚度计算 结构楼层的抗侧刚度的计算按公式2.2： (2.2) 式中： ：抗侧刚度修正系数，：柱子的抗侧刚度，：柱子的高度 ：对于底层采用公式，详细结果见表2.5所示； 对于标准层采用公式，详细结果见表2.7，表2.9所示。 表2.5 底层结构楼层抗侧刚度修正系数计算类
17、别位置i1 (1010)()i2 (1010)()i0 (1010)()K边跨1,13A轴/边柱105.6523.8131.4820.568D轴/边柱205.6523.8131.4820.568B轴/中柱15.6524.6883.813 2.712 0.681C轴/中柱24.6885.6523.8132.7120.681 中跨（1）2A轴/边柱105.6523.8131.482 0.568D轴/边柱207.5363.8131.976 0.623B轴/中柱15.6526.253.8133.121 0.707C轴/中柱26.257.5363.8133.616 0.733中跨（2）4，5，9，10A
18、轴/边柱107.5363.8131.976 0.623D轴/边柱205.6523.8131.482 0.568B轴/中柱17.5366.253.8133.616 0.733C轴/中柱25.6526.253.8133.1210.707中跨（3）其他A轴/边柱107.5363.8131.9760.623D轴/边柱207.5363.8131.9760.623B轴/中柱17.5366.253.8133.6160.733C轴/中柱26.257.5363.8133.6160.733 将表2.5计算出代入公式，则可得到底层结构楼层抗侧刚度，计算过程见表2.6所示。 表2.6 底层结构楼层抗侧刚度计算类别位置
19、i0(1010) () l0 (mm) D（N/mm) 数量边跨1,13A轴/边柱10.5683.81360007219.282D轴/边柱20.5683.81360007219.282B轴/中柱10.6813.81360008655.512C轴/中柱20.681 3.81360008655.512中跨（1）2A轴/边柱10.5683.81360007219.281D轴/边柱20.6233.81360007918.331B轴/中柱1 0.7073.81360008985.971C轴/中柱2 0.7333.81360009316.431中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱1 0.6233.8136
20、0007918.334D轴/边柱2 0.5683.81360007219.284B轴/中柱1 0.7333.81360009316.43 4C轴/中柱20.7073.81360008985.974中跨（3）其他A轴/边柱10.6233.81360007918.336D轴/边柱20.6233.81360007918.336B轴/中柱10.7333.81360009316.43 6C轴/中柱20.7333.8136000 9316.43 6合计437514.63 表2.7 二层结构楼层抗侧刚度修正系数计算类别位置i1 (1010)()i2 (1010)()i3 (1010)()i4 (1010)(
21、)i0 (1010)()K边跨1,13A轴/边柱105.65205.6523.471.6290.449 D轴/边柱205.65205.6523.471.6290.449B轴/中柱15.6524.6885.6524.6883.472.980.598C轴/中柱25.6524.6885.6524.6883.472.980.598中跨（1）2A轴/边柱105.65205.6523.471.6290.449 D轴/边柱207.53607.5363.472.1720.521B轴/中柱15.6526.255.652 6.253.473.430.632C轴/中柱27.5366.257.5366.253.473
22、.9730.665 中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱107.53607.5363.472.1720.521 D轴/边柱205.65205.6523.471.629 0.449 B轴/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665 C轴/中柱25.6526.255.6526.253.473.43 0.632 中跨（3）其他A轴/边柱107.53607.5363.472.1720.521D轴/边柱207.53607.5363.472.1720.521B轴/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665C轴/中柱27.5366.257.5366.2
23、53.473.9730.665将表2.7计算出代入公式，则可得到底层结构楼层抗侧刚度，计算过程见表2.8所示。 表2.8 二层结构楼层抗侧刚度计算类别位置i0 (1010) () l0 (mm) D（N/mm) 数量边跨1,13A轴/边柱10.449 3.4745009232.772D轴/边柱20.4493.4745009232.772B轴/中柱10.5983.47450012296.652C轴/中柱20.5983.47450012296.652中跨（1）2A轴/边柱10.449 3.4745009232.771D轴/边柱20.5213.47450010713.31B轴/中柱10.6323.4
24、7450012995.791C轴/中柱20.665 3.47450013674.371中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱10.521 3.47450010713.34D轴/边柱20.449 3.4745009232.77 4B轴/中柱10.665 3.47450013674.374C轴/中柱20.632 3.47450012995.794中跨（3）其他A轴/边柱10.5213.47450010713.36D轴/边柱20.5213.47450010713.36B轴/中柱10.6653.47450013674.376C轴/中柱20.665 3.47450013674.376合计611850.87
25、经以上计算结果可得，横向框架层间抗侧刚度如表2.11所示。 表2.11 横向框架层间抗侧刚度（N/mm)层次1234合计437514.63 611850.87611850.87611850.87由表2.11可知，D1/D2=437514.63/611850.87=0.7150.7，故该框架为规则框架。 第3章 荷载计算 3.1 竖向永久荷载标准值的计算屋面结构荷载计算 上人屋面 单位：kN/ 铺25厚（300300）预制水泥砖，粗砂扫缝 0.02519.8=0.495 25厚粗砂垫层 0.02518=0.45 5厚挤塑板保温层 0.0250.5=0.0125 3厚高聚物改性沥青防水卷材 0.0
26、030.3=0.0009 1.5厚合成高分子防水卷材 0.00150.3=0.00036 25厚1:3水泥砂浆找平层 0.02520=0.5 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄处40厚 0.1210=1.2 150厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.1525=3.75 合计 6.413.12楼面结构计算荷载 1 “楼面1”细实混凝土防潮楼面，用于卫生间 150厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1525=3.75 20 厚1:3 水泥砂浆找平 0.0220=0.4 40 厚C20 细石混凝土4200 双向配筋 0.0425=1 5 厚水泥细砂石压实抹光 0.00520=0.1 合计 5.25 2“楼面2” 大理
27、石楼面，用于楼梯间、走廊 150厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1525=3.7520 厚1:2 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 20 厚磨光大理石板,稀水泥浆填缝、刷草酸、打蜡 0.0228=0.56 合计 4.71 3“地面3”地砖楼防潮地面，用于教室，办公室内 150厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1525=3.75 20厚1：3水泥砂浆找坡层抹平 0.0220=0.4 20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉 0.0220=0.4 810厚地砖，干水泥擦缝 0.0125=0.25 合计 4.8 根据公式G=bhr砼+2hlr灰（b：梁宽；r砼：混凝土容重；r灰：抹灰层容重）详细结果见表
28、3.1所示 表3.1 各层梁重量编号截面永久荷载值(kN/m)各层总长度（m）各层总重量（kN）首层标准层顶层首层标准层顶层13006004.9082402402401177.921177.921177.9223007005.72631.2 31.231.2178.65178.65178.6533005004.0945 4545183.89183.89183.8943007506.135218.4218.4218.41544.741544.741544.74合计3085.23085.23085.2注：梁的两侧粉刷按每侧20mm考虑， =25kN/m3 ，=17kN/m3 柱自重的计算根据公式（
29、b:柱宽；h：柱高；：混凝土容重；：抹灰层容重）详细结果见表3.2所示。表3.2 柱自重计算编号截面永久荷载值(kN/m)各层总长度(m)各层总重量(kN)首层标准层顶层首层标准层顶层15505508.3105312002592.880025005006.93023423401621.621621.62合计2592.881621.621621.62注：柱的粉刷按每侧20mm考虑， =25kN/m3 ，=17kN/m3 1 上人屋面的女儿墙 240厚加砌混凝土砌块 7厚聚合物砂浆保护层配比：胶料：粉料=1：4 1.5厚聚氨酯胶巾30厚发泡聚氨酯500300 7厚1：2.5水泥砂浆找平扫毛 6厚1
30、：3水泥砂浆打底扫毛 200毫米钢筋混凝土压顶 合计 女儿墙长：（8.422.40.24）2（4.54677.80.24)2=169.2m女儿墙重：169.23.26=551.59kN2 外墙荷载计算 5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平 0.00512=0.06 8厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛 0.00812=0.096 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 0.00320=0.06 240厚加气混凝土砌块 0.245.5=1.32 6 厚1:3 水泥砂浆打底扫毛 0.00620=0.12 7 厚1:2.5 水泥砂浆找平扫毛 0.00720=0.14 50 厚发泡聚氨酯块500300(胶的配比:
31、A 料:B 料=1:4) 0.050.5=0.025 7 厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比) 0.00717=0.119 合计 1.94 3 内墙荷载计算 （1）“内墙1”水泥砂浆抹面，用于卫生间 5厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光 0.00520=0.1 5厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛 0.00520=0.1 8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 0.00812=0.096 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 0.00320=0.06 200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 0.00320=0.06 8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 0.00812=0.096 5厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛 0.00520=0.1 5厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光 0.00520=0.1 合计 1.812 （2)“内墙2”混合砂浆抹面，用于其它房间 5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平 0.00512=0.06 8厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛 0.00812=0.096 3厚外加剂专用砂浆打底刮糙 0.00320=0.06 200厚加气混凝土砌块 0.25.5=1.1 3厚外加