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1、 . . 第1章设计依据与工程概况1.1设计依据1.中小学设计规（GB50099-2011）2.建筑设计防火规（GB50016-2014）3.建筑抗震设计规（GB50011-2010）4.混凝土结构设计规（GB50010-2010）5.建筑结构荷载规（GB50009-2012）6.混凝土结构施工图（11G101-1）7.国家颁布相关的结构设计文件和地方政府的有关规定1.2工程概况1.2.1 建筑设计概况：1. 工程名称：潍坊市南苑小学教学楼2地点：潍坊市坊子区3. 建筑面积：约5300m2 4. 总层数：地上四层5. 高度：17.7m 每层层高3.6m6. 耐火等级：二级7. 屋面防水等级：二
2、级8. 设计使用年限：50年1.2.2 结构设计概况：1. 主要风向：夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风；基本风压：0=0.4kNm2地面粗糙度为B类；2. 结构类型：钢筋混凝土框架结构；3. 抗震等级：三级；4. 地震基本烈度：7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为类；5. 基本雪压：；6. 材料：梁、板混凝土均采用C30，柱混凝土采用C35，基础垫层混凝土采用C15，梁、柱、板和基础受力筋均为HRB400级钢筋，箍筋采用HRB335级钢筋。第2章建筑设计本建筑依据“土木工程学院土木工程专业本科毕业设计任务书”设计，为驻潍坊市南苑小学教学楼。为满足功
3、能使用要求，本建筑采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，主体共四层，现浇钢筋混凝土楼盖，填充墙采用200mm加气混凝土砌块。为与周围已有建筑色调一致，主体刷黄色乳胶漆，并于出口处设置无障碍坡道。2.1 设计原始资料2.1.1 建筑环境和地点：拟建建筑物位于潍坊市坊子区，基本风压为0.4kN/m；地面粗糙度为B类；基本雪压0.35kN/m；夏季主导风向为东南风，冬季主导风为西北风；全年降水量634m，日最大降雨量92mm，每小时最大降水量56mm。雨季施工起止日期：7月1日9月30日。冬季施工起止日期：12月15日3月1日。抗震设防烈度为7度，二级抗震，设计地震分组为第二组，；建筑物场地类别为类。2.
4、1.2 建筑使用功能需求：拟建建筑物总面积约为5300m，层数：地上4层，每层层高3.6m，室外高差设置为0.46m，主体结构高17.1m。采用上人屋面，设置上人屋面楼梯突出间，突出间高度2.7m。预设计房间类别及数量汇总见表2.1。表2.1预设计房间类别及数量汇总表房间名称间数每间使用面积m2总使用面积m2普通教室29601740音乐教室1120120乐器室14040多功能大教室2120240电教器材储存24080实验室380240实验准备室340120语音教室1120120语言教室准备室或控制室14040教师阅览室13535学生阅览室2120240科技活动室260120党支部办公室1404
5、0办公室86040传达值班室11515团、队、学生会办公室12020微机室2120240杂物储藏室140402.2建筑平面设计建筑平面集中反映了建筑平面各组成部分的特征及相互关系，使用功能的要求，是否经济合理。除此之外建筑平面与周围环境的关系，建筑是否满足平面设计的要求，同时还不同程度的反应建筑空间艺术构思和结构布置的关系。2.3.1房间形状、使用面积、尺寸的确定：在具体的设计中，房间的形状应从使用要求、结构形式与结构布置、经济条件美观等方面综合考虑，选择合适的房间形状。总之，房间形状的确定，不仅仅取决于功能、结构和施工条件，也要考虑房间的空间艺术效果，使其形状有一定的变化，具有独特的风格。在
6、本设计中，都采用矩形。房间的开间和进深在初步确定房间的面积和形状之后进行，一般应综合考虑以下几个方面：(1)满足设备布置及人们活动要求。满足视听要求。教室、办公室等为保证良好的视听条件，应根据水平视角、视距、垂直视角的要求，充分研究座位的排列，确定适合的房间尺寸。这些房间的视角、视距规都有详细的规定，在进行设计时，应根据具体的要求进行。如对教室而言：第一排座位距黑板的距离必须大于等于2.2米，为防止最后一排座位距黑板太远，影响学生的视觉和听觉，后排距黑板的距离不宜大于8米；为避免学生过于斜视而影响视力，水平视角（即前排边座与黑板远端的视线夹角）应大于等于30度。(2)良好的天然采光。为满足此条
7、要求，建筑结构采用框架结构，这样可以设置较大的窗户有利于采光。(3)符合建筑模数协调统一标准的要求。(4)充分利用框架结构的优越性，并考虑到柱网布置的要求。综上，并结合桌椅布置、学生活动、教师办公要求，进行确定房间的面积尺寸。2.3.2门窗大小及位置的确定：房间门洞口的设置主要从方便交通联系方面来考虑，有时也兼采光和通风，并考虑房间面积的有效利用，人流活动及交通疏散、建筑外观及经济性等各个方面。在进行各用途房间的门洞口布置时参阅建筑设计防火规第五章民用建筑的有关规定进行。结合规要求，在本次设计中教室门尺寸采用1.1m2.7m，并设置上亮，每间教室均设置前后两道门。入口处设置四道宽1.5m的双扇
8、门。窗口面积大小主要根据房间的使用要求、房间面积以及当地日照情况等因素来考虑。设计时根据窗地面积比进行窗口面积的估算。门窗位置的布置应满足以下要求：(1)门窗位置应尽量使墙面完整，便于设备布置和合理组织人行通道。(2)窗位置应有利于采光通风。(3)门的位置应方便交通利于疏散。房间中的窗大小和位置的确定，主要是考虑到室采光和通风的要求。本次设计中，教室的窗户，考虑规要求窗地比1：5，并于教室及办公室靠走廊一侧设置高窗。2.3 立面设计在进行立面设计时，要明确建筑立面是为了满足施工要求而按正投影绘制的，分别为正立面、背立面、和侧立面，在每个立面的处理时考虑了几个面的相互协调和乡邻面的衔接以取得统一
9、。立面处理时在符合功能要求和结构要求上，对建筑空间造型的进一步深化，因此建筑外形运用了建筑物构件的直接效果，入口的重点处理以及少量装饰处理。对于本建筑更是力求简洁、明朗、朴素、大方，避免了繁琐装饰。在建筑底部设置文化石贴面墙裙；其余立面处理均采用简单的涂料粉刷，体现的简单明朗的特性。立面的色彩与质感：建筑外形色彩设计包括大面积墙面的基调色的选择和墙面上不同色彩的构图等两方面。设计中应注意以下几点：(1)色彩处理必须和谐统一且富有变化，在用色上可采用大面积基调色为主，局部运用其他色彩相配合使用从而突出重点。本设计中基调色为黄色，女儿墙部位采用白色，而底层墙裙采用红褐色瓷砖。(2)色彩的运用必须与
10、建筑物性质相一致。由于色彩在人们心理上有不同的反应。因此选择色彩应考虑建筑物的性质，适当体现建筑物的性格。第3章结构布置及计算简图3.1结构选型本工程为潍坊市坊子区南苑小学教学楼，根据该建筑的使用功能及建筑设计的要求，完成了建筑设计部分。由工程概况知该建筑主体结构共四层，主体结构高17.1米，每层层高3.6米；地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，场地类别为类。根据本工程特点选用钢筋混凝土框架结构承重体系。基础形式根据本工程的建筑特点及地基承载力，选用柱下独立基础。3.2结构布置由前期确定的建筑方案得到该工程建筑平面图，由于建筑平面布置围较大，设有变形缝，
11、本计算书只选取其中一部分进行结构计算，现选取轴与轴之间的框架进行结构计算，建筑平面布置图如图3.1：3.2.1构件截面尺寸初估: 1.框架柱截面初估：框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限制按下列公式计算：式中：A柱截面面积，取方形时边长为a，；n验算截面以上楼层层数；S验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，；混凝土轴心抗压强度设计值，/；竖向荷载分项系数，取=1.2；地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；G结构单位面积的重量（竖向荷载），/，根据经验估算，对框架结构为12-14/，对框架剪力墙结构为13-15/，对剪力墙结构和筒体结构为14-
12、16/。各层重力荷载代表值近似取15/，两边柱和中柱的负荷面积分别为，可得第一层柱截面面积为：边柱1： 边柱2：中柱：取柱截面为正方形，则边柱1，边柱2和中柱的截面高度分别为。根据计算结果并综合考虑其他因素取柱截面尺寸为：一层取，其它层取。2.框架梁截面初估KL1：:，取h=800mm取b=300mmKL2；取h=600mm取b=300mmKL3：取h=400mm取b=300mm3.次梁截面初估取h=500mm取b=300mm4.板厚初估取h=110mm5.基础布置基础布置根据地质报告确定，基础形式采用柱下独立基础，第二层粉质粘土可作为持力层，承载力特征值，由地质报告可知，第一层杂填土厚度为2
13、m，第二层粉质粘土厚度为5.60m，所以可取基础埋深为2m，基础高度预估0.6m，则底层柱高3.2.2建筑平面布置图：如图3.1图3.1 建筑平面布置图3.2.3结构平面布置图：如图3.2图3.2 结构平面布置图97 / 973.3 横向框架计算简图底层柱高，其余层柱高即为层高3.6m。梁跨度取顶层柱截面形心之间的距离，则：横向框架计算简图如图3.4：图3.3 横向框架计算简图第4章 重力荷载计算4.1屋面永久荷载标准值4.1.1平屋面：25厚1:2.5水泥砂浆保护层 200.025=0.5kN/m21.5厚HY高分子聚乙烯丙纶复合防水卷材二道 20.001512=0.04kN/m225厚1:
14、3水泥砂浆找平层 200.025=0.5kN/m250厚挤塑板保温层 0.50.05=0.025kN/m21:8水泥珍珠岩找坡2%，最薄处60（平均厚度为100）40.1=0.4kN/m2110厚现浇钢筋混凝土板 250.11=3.0kN/m2板底抹灰 170.02=0.34kN/m2 合计 4.56kN/m24.2楼面永久荷载标准值4.2.1普通楼面：10厚地面砖 180.01=0.18kN/m230厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m2110厚现浇钢筋混凝土板250.11=2.75kN/m2板底抹灰 170.02=0.34 kN/m2合计 3.50kN/m24.2.2
15、楼梯间楼面：20厚磨光花岗石（石）板 280.02=0.56kN/m220厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4kN/m2素水泥浆一道110厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3kN/m2板底抹灰 170.02=0.34 kN/m2合计 4.05kN/m24.2.3卫生间楼面：10厚地面砖背刮水泥砂浆粘结 稀水泥浆接缝 0.55kN/m230厚1:3干砂性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m21.5厚聚氨酯防水层二道20厚1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/m2110厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1125=2.75 kN/m2合计 4.3 kN/m24.3墙体永久荷
16、载标准值4.3.1外墙：涂料饰面层4厚聚合物抗裂砂浆 200.004=0.08kN/m212厚水泥砂浆 200.012=0.24kN/m250厚聚苯板保温层 0.50.05=0.025kN/m212厚水泥砂浆粘接层 200.012=0.24kN/m2200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1kN/m2合计 （加墙装修做法） 1.685+0.361=2.05kN/m24.3.2普通墙：涂料饰面层5厚1:0.5:2.5水泥石膏砂浆 170.005=0.085kN/m28厚1:6水泥石膏砂浆 170.008=0.136kN/m23厚外加剂水泥砂浆抹基面刮糙 200.003=0.06kN/m24厚聚
17、合物水泥砂浆 200.004=0.08kN/m2200厚加气混凝土砌块 5.50.2=1.1kN/m2合计 （墙装修做法2） 1.82kN/m24.4梁柱永久荷载标准值KL1(300800)：KL2(300600)：KL3(300400：L（300500）：KZ1(600600)：；KZ2(450450)：。4.5屋面及楼面可变荷载标准值活荷载的计算：查建筑结构荷载规(GB 50009-2012)，由荷载规5.3.1条知： 上人屋面均布活荷载标准值：2；由荷载规5.1.1条知： 教学楼教室均布活荷载标准值： 2.5；教学楼走廊均布活荷载标准值： 3.5；楼梯均布活荷载标准值： 3.5；卫生间均
18、布活荷载标准值： 2.5；4.6雪荷载标准值由建筑结构荷载规（GB50009-2012）附录E表E.5可知，潍坊地区基本雪压为0.35。第5章 重力荷载代表值计算5.1重力荷载标准值计算5.1.1各层梁柱重力荷载标准值：计算过程及结果见表5.1：表5.1 梁柱重力荷载标准值楼层构件截面尺寸g(kN/m)数量(n)一层梁300x5003.296.914317.81946.3300x8005.648.1251142.1300x60046.916441.6300x4002.372.7744.8柱600x6009.825.56301637.981637.98其它层梁300x5003.296.91431
19、7.81946.3300x8005.648.1251142.1300x60046.916441.6300x4002.372.7744.8柱450x4505.673.630612.36612.365.1.2门窗重力荷载标准值：门窗计算单位面积上的重力荷载，木门单位面积重力荷载为0.22，铝合金门窗（双层玻璃）单位面积重力荷载取0.62。计算过程及结果见表5.2。表5.2门窗重力荷载标准值楼层门窗编号洞口尺寸（mm）洞口面积（m2）重度（kN/m2）数量（n）Gi（kN）（kN）一M11500x27004.050.243.2496.28M21800x27004.860.210.97M31000x2
20、7002.70.242.16M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2127.13C12700x18004.860.61440.82C21500x18002.70.61625.92C31500x9001.350.61310.53C41800x9001.620.632.92C51500x9001.350.621.62二、三M31000x27002.70.242.16100.88M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2148.32C12700x18004.860.61852.49C21500x18002.70.61219
21、.44C31500x9001.350.61612.96C41800x9001.620.632.92C51500x9001.350.621.62四M31000x27002.70.231.62103.62M4900x27002.430.220.97M51100x27002.970.2169.5C12700x18004.860.61955.4C21500x18002.70.61117.82C31500x9001.350.61713.77C41800x9001.620.632.92C51500x9001.350.621.625.1.3现浇钢筋混凝土板重力荷载标准值：1-3层：4层： 5.1.4墙体重力
22、荷载标准值：一层：轴和轴墙体：0.518(12.65+0.6+6.2)0.2+2.5(12.65+0.6+6.2)-4.86-2.752.05+0.5186.40.2+(2.56.4-2.73)2.05+0.51812.50.2+2.51.8212.5+0.5186.850.2+2.51.826.85=247.6kN轴墙体：(0.5186.250.2+2.56.251.82) 12=476.25kN轴墙体：180.50.2153.15+（2.382.55-4.8615-4.054-2.75-1.623-1.352）2.05+（2.370.6-142.97-32.97-32.7-22.43-14
23、1.62）1.82=594.06kN一层墙体总重G=337.6+476.25+594.06=1317.91kN二、三层：轴墙体：0.5180.2（12.56+0.7+6.2）+2.5(12.56+0.7+6.2)-2.75-2.7 2.05+0.5180.26.4+(2.56.4-2.73)2.05+0.5180.212.5+2.512.51.82+0.5180.26.85+2.56.851.82=252.76kN轴墙体：0.5180.26.2510+2.56.251.8210+0.5180.26.8+2.56.81.82=440.06kN轴墙体：180.50.2160.75+（2.382.5
24、5-174.86-22.7-21.35-31.62）2.05（2.378.2-162.97-32.7-22.43-171.35）1.82=658.13kN二层和三层的墙体自重为：G=252.76+440.06+658.13=1350.95kN四层：轴墙体：0.5180.2（12.56+0.7+6.2）+2.5(12.56+0.7+6.2)-2.75-2.7 2.05+0.5180.26.4+(2.56.4-2.73)2.05+0.5180.212.5+2.512.51.82+0.5180.26.85+2.56.851.82=252.76kN轴墙体：0.5180.26.2510+2.56.251
25、.8210+0.5180.26.8+2.56.81.82=440.06kN轴墙体：180.50.2160.75+（2.382.55-174.86-22.7-21.35-31.62）2.05（2.378.2-162.97-32.7-22.43-171.35）1.82=658.13kN四层墙体自重为：G=252.76+440.06+658.13=1350.95kN女儿墙自重：G=(1.4-0.12)180.2(13.65+8.3+6.9+40.5+26.65+7.95)+0.12250.2(13.65+8.3+6.9+40.5+26.65+7.95)=541.37kN突出间自重：G=8.950.2
26、2.742.05+（4.92.7+7.62.7）2.05+6.932.76+0.30.65259.54+5.648.12+2.375.42+4.56（5.49.5+8.19.5）+3.299.52=1170.63kN5.1.5楼梯自重：楼梯形式采用板式楼梯，楼梯板厚为其投影长度的1/251/30，水平投影长度为2970mm，故取板厚为110mm，休息平台取110mm，平台梁尺寸为200mm300mm，楼梯自重计算如下：1.楼板自重LT1：22.553.470.1125=48.67kNLT2:3.63.470.1125=34.35kN 22.153.470.1125=41.03kN2.踏步自重
27、LT1:0.150.270.52.5511252=25.06kN LT2:0.150.270.53.61125=20.05kN 0.150.270.52.151125=11.97kN3.踏步饰面自重 30厚石面层（包括水泥砂浆打底） LT1：（0.1511+0.2711）0.032.55282=19.79kN LT2：（0.1511+0.2711）0.033.628=13.97kN （0.1511+0.2711）0.032.15282=16.69kN4.梯板底刮腻子自重 LT1:3.472.550.1=0.88kN LT2:3.473.60.1=1.25kN 3.472.150.12=1.49
28、kN5.休息平台自重 LT1:4.052.65.2=54.76kN LT2:4.052.67.9=83.19kN6.平台梁自重 LT1:0.20.35.425=8.1kN LT2:0.20.38.125=12.15kN 每层楼梯总重为：G=393.4kN5.2可变荷载标准值计算可变标准值计算见表5.4：表5.4各层可变荷载标准值（单位：kN）楼面面积（m2）楼面均布活荷载（kN/m2）雪荷载（kN/m2）荷载值（kN） 楼面教室596.162.51490.4走廊131.223.5459.27卫生间37.262.593.15屋顶764.640.35267.625.3楼层重力荷载代表值的计算根据建
29、筑抗震设计规中5.1.3条规定：计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件的自重标准值和可变荷载标准值组合后之和，多数情况下组合值的系数为0.5，即恒载+0.5活荷载，计算集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，计算时墙、柱重力荷载上下各取一半，屋面取雪荷载计算。各层永久荷载标准值:四层:=1946.3+612.36/2+103.62/2+3554.7+479+1350.95/2+267.62/2+393.41/2=7343.99kN三层：=1946.3+612.36+100.88/2+103.62/2+3032.69+1350.95+（1490.4+459.27+93.15）/2+39
30、3.41=8527.39kN二层：=1946.3+612.36/2+760.9/2+（96.28+100.88）/2+3032.69+（1350.95+1317.91）/2+（1940.4+459.27+93.15）/2+393.41=8513.45kN一层：=1946.3+（1637.98+612.36）/2+（96.28+100.88）/2+3032.69+（1350.95+1317.91）/2+（1490.4+459.27+93.15）/2+393.4/2+3.5（8.221.5+2.821.5）+3.29（1.52+8.1+1.52+2.7）=9065.23kN由表5.5做出该结构重力
31、荷载代表值串珠模型如图5.6：图5.6 重力荷载代表值串珠模型第6章横向框架侧移刚度的计算6.1横向框架梁线刚度计算框架梁采用C30混凝土，Ec=3.0104N/mm2，横向框架梁线刚度计算公式式中： ib框架梁线刚度混凝土弹性模量；梁的计算跨度；梁截面惯性矩；对于中框架，其截面惯性矩，对于边框架，其中横向框架梁的线刚度计算见表6.1。表6.1横向框架梁线刚度计算计算表(单位：)梁楼层Ec（N/mm2）bh(mm2)(mm4)(mm)A-B1-431043006005.410968102.3810103.5710104.761010B-C1-43006005.410965702.4710103
32、.7110104.941010C-D1-43004001.610923102.0810103.1210104.161010D-E1-43006005.410968102.3810103.5710104.761010C-E突出间3006506.910992002.2510103.3810104.510106.2横向框架柱线刚度计算框架柱采用C35混凝土，Ec=3.15104N/mm2，横向框架梁线刚度计算公式式中： ic框架柱线刚度混凝土弹性模量；h框架柱的计算高度；柱截面惯性矩； 横向框架柱的线刚度计算见表6.2：表6.2 柱的线刚度(单位：)楼层bh（mm2）Ec（N/mm2）Ic（mm4）
33、h（mm）EcIc/h1层6006003.151041.08101054606.23101024层4504503.4210936002.991010突出间4504503.4210927003.9910106.3横向框架柱侧移刚度计算横向框架柱侧移刚度的计算过程及结果见表6.3：表6.3柱的侧移刚度D值计算（单位：N/mm）楼层K12/h2根数1A轴边框边柱6.2310100.5730.4171.0510413.83105A轴中框边柱6.2310100.7640.4571.151041B轴边框中柱6.2310101.0710.5121.251041B轴中框中柱6.2310101.5570.578
34、1.451041B轴中框边柱6.2310100.7930.4631.161044B轴边框边柱6.2310100.5960.4221.061041C轴边框中柱6.2310101.0960.5161.291042C轴中框中柱6.2310101.4610.5671.421045D轴边框中柱6.2310101.0740.5121.281042D轴中框中柱6.2310101.8440.6071.521045E轴边框边柱6.2310100.5730.4171.051042E轴中框边柱6.2310101.1460.4571.1510452-4A轴边框边柱2.9910101.1940.3741.0410414
35、.31105A轴中框边柱2.9910101.5920.4431.231041B轴边框中柱2.9910102.4350.5491.521041B轴中框中柱2.9910103.2440.6191.711041B轴中框边柱2.9910101.6520.4521.251044B轴边框边柱2.9910101.2410.3831.061041C轴边框中柱2.9910102.2840.5331.481042C轴中框中柱2.9910103.0430.6031.671045D轴边框中柱2.9910102.2370.5281.461042D轴中框中柱2.9910103.7790.6541.811045E轴边框边柱
36、2.9910101.1940.3741.041042E轴中框边柱2.9910102.3880.5441.231045突出间C轴边框中柱3.9910101.2790.3902.5610411.94105C轴中框中柱3.9910101.7040.4603.021042E轴边框边柱3.9910101.7420.4663.061041E轴中框边柱3.9910102.9170.5933.891042表中：K值的确定方法为：的确定方法为：一般层： ，底层： 根据建筑抗震设计规3.4.3条中的表3.4.3-2规定：下层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，该框架为竖向不规则框架。由表6.3可知：0.7且 0.8所以该框架为竖向规则框架。第7章横向框架在地震力作用下的力及侧移计算7.1结构基本自振周期的计算本设计采用假想顶点位移法计算结构基本自振周期，那么结构在重力荷载代表值作用下的顶点位移计算详见表7.1：表7.1结构顶点的假想侧移计算楼层(kN)(kN) (kN/m)4 8514.628514.624310000.01950.20863 8527.3917042.014310000.03950.18912 8513.4525555.464310000.05920.14961 906
